KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC CÔNG TRÌNH CẢNG CHUYÊN ĐỀ XÓI NGẦM TRONG CÔNG TRÌNH THỦY TS NGUYỄN ĐỨC MẠNH

VỊ TRÍ HÌNH THÀNH XÓI NGẦM Xói trong thân đê Xói trong nền đê Xói thân-nền đê Xói giữa lớp tiếp xúc đất và công trình... XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH17  Lỗ mở thực trong công trình  Sự

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

CẤP TRƯỜNG NĂM 2017

TS NGUYỄN ĐỨC MẠNH 1

manhnd@nuce.edu.vn

PHỐI HỢP GIỮA CÔNG TY CPTV CẢNG – KỸ THUẬT BIỂN

& BỘ MÔN XD CẢNG - ĐƯỜNG THỦY, ĐHXD

HỘI THẢO KHOA HỌC

ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VÀ TIÊU CHUẨN MỚI TRONG KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC CÔNG TRÌNH CẢNG

CHUYÊN ĐỀ

XÓI NGẦM TRONG CÔNG TRÌNH THỦY

TP HỒ CHÍ MINH, 25/12/2017

1 contact:

NỘI DUNG BÁO CÁO

2

1 TỔNG QUAN VỀ XÓI NGẦM ĐẤT

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HÓA LỎNG CỦA CÔNG TRÌNH

4 SỰ CỐ ĐÊ CHẮN SÓNG THÙNG CHÌM DO HÓA LỎNG

1 TỔNG QUAN VỀ XÓI NGẦM

3

1 TỔNG QUAN VỀ XÓI NGẦM

4

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu trên thế giới

▪ Đã được nghiên cứu từ lâu (bởi Terzaghi, 1943);

▪ Tập trung vào mô hình toán và thí nghiệm;

▪ Quy trình đánh giá xói ngầm – cho công trình kiểu đập.

Nghiên cứu ở Việt Nam

▪ Đã có những nghiên cứu liên quan đối với xói ngầm, với các công trình thực tế

▪ Chưa có nghiên cứu chuyên sâu, hệ thống về xói ngầm;

1 TỔNG QUAN VỀ XÓI NGẦM

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Xói dạng ống Xói ngược

Xói tiếp xúc Xói khuyếch tán

1.2 CƠ CHẾ HÌNH THÀNH XÓI NGẦM

1 TỔNG QUAN VỀ XÓI NGẦM

7

Thí nghiệm HET

1.3 XÓI DẠNG ỐNG

Điều kiện sinh ra xói ngầm:

▪ Điều kiện tách rời các hạt đất;

▪ Điều kiện vận chuyển các hạt đất

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

12

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

13

Bến cầu tầu

2.1 VỊ TRÍ HÌNH THÀNH XÓI NGẦM

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

14

2.1 VỊ TRÍ HÌNH THÀNH XÓI NGẦM

Xói trong thân đê

Xói trong nền đê

Xói thân-nền đê Xói giữa lớp tiếp xúc đất

và công trình

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

15

2.1 VỊ TRÍ HÌNH THÀNH XÓI NGẦM

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

16

2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY RA XÓI NGẦM

HÌNH DÁNG MẶT CẮT CÔNG TRÌNH KHÔNG PHÙ HỢP

➢ Mặt cắt đê quá hẹp (do thiết kế)

➢ Thay đổi mặt cắt theo thời gian

➢ Nâng cao đường bão hòa

➢ Tăng gradient thủy lực

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

17

 Lỗ mở thực trong công trình

 Sự phân tầng của đất trong quá trình thi công (do đầm nén)

 Sự không đồng nhất giữa các lớp đất được sử dụng khi thiết kế, hoặc trong quá trình sửa chữa công trình

Tập trung dòng nước – tăng áp lực nước lỗ rỗng  xói ngầm

2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY RA XÓI NGẦM

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

18

 Lớp tiếp xúc đất-kết cấu được xử lý không tốt

 Giữa hai lớp đất khác nhau

Rò rỉ nước – kênh dẫn nước  xói ngầm

2.2 NGUYÊN NHÂN GÂY RA XÓI NGẦM

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

20

Nguyên nhân gây xói ngầm Kiểu xói

ngầm Biểu hiện có thể nhận biết được

Lớp tiếp xúc giữa vật liệu hạt to (đá, sỏi)

và vật liệu hạt nhỏ hơn (cát, phù sa)

Xói tiếp xúc, hoặc xói ngược

• Xuất hiện hố sụt lún, và hoặc dò rỉ nước ở mái ta luy hạ lưu có hoặc không

Công trình được xây dựng trên nền có hang động cas tơ

• Xuất hiện hiện tượng sụt lún

Những ống/lỗ hổng thực trong thân công trình, được tạo ra bởi động vật, hoặc rễ cây tồn tại trong công trình

Xóidạngống

▪ Lỗ hổng/đường ống nhìn

rõ ở mái taluy

▪ Dò rỉ nước ở mái ta luy

hạ lưu có hoặc không có hạt đất bị kéo theo

2.3 TỔNG HỢP XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

Xói ngược ▪ Thu hẹp mặt cắt ngang ở

chân đê,

▪ Xuất hiện hiện tượng dò rỉnước

Điều kiện thủy

lực đặc biệt Đường mặt nước dâng cao (do thủy triều,

sóng bão, nước dâng,

do lũ trong sông)

Xói tiếp xúc, xói ngược, xói khuyếch tán

▪ Tăng lưu lượng nước do rỉ

Xói tiếp xúc, xói ngược

Xuất hiện hiện tượng sụt lún

2.3 TỔNG HỢP XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

2 XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

ngược

• Hiện tượng sụt lún của đất

• Dò rỉ nước ở mái ta luy hạ lưu kèm theo hạt đất bị mang đi

• Sự thay đổi của chiều cao cột nước trong công trình

Đê được xây dựng bởi đất đắp

• Xuất hiện hố sụt lún, dò rỉ nước

ở mái ta luy hạ lưu có hoặc không có hạt đất bị kéo theo

Đất trong thân công trình có

khả năng bị xói mà không có lớp

lọc

Xói khuyếch tán

• Sự mât đất, dò rỉ nước ở mái ta luy hạ lưu cùng kèm theo hạt đất bị mang đi

• Sự thay đổi của chiều cao cột nước trong công trình

Chân công trình nơi dòng thấm

đi ra khỏi công trình, không có

lớp lọc

Xói khuyếch tán, xói

ngược

• Vận tốc dòng thấm lớn

• Dò rỉ nước ở chân công trình có hoặc không có hạt đất bị kéo theo

• Xuất hiện đùn đất

2.3 TỔNG HỢP XÓI NGẦM ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

23

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

24

SO SÁNH GIÁ TRỊ TÍNH TOÁN – GIÁ TRỊ

NGƯỠNG GÂY XÓI

CTMB +3.00

MNCTK +2.00

-6

-10 -8

Kè bến nhập liệu, Hòa Phát, Kinh Môn, Hải Dương

3.1 CÁC BƯỚC ĐÁNH GIÁ XÓI NGẦM

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

Gradient gây xói: ick = 0.36

Khi mặt cắt ngang bị thu hẹp:

▪ Gradient thấm – vấn tốc dòng thấm tăng lên ở chân phía bờ;

▪ Đường mực nước bão hòa cũng được nâng cao hơn;

▪ Gradient thủy lực i> ixói  rủi ro bị xói ngầm

3.3 SỰ THAY ĐỔI HÌNH HỌC CỦA CÔNG TRÌNH

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

Gradient gây xói: ick = 0.36

Sử dụng lớp phủ mái chống thấm:

▪ Gradient thấm giảm imax=0.55;

▪ Đường mực nước bão hòa hạ thấp;

▪ Cần có lớp lọc ở chân thoát nước.

Phủ mái chống thấm

3.4 THAY ĐỔI KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007

3.4 XÓI NGẦM TIẾP XÚC GIỮA HAI LOẠI ĐẤT

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

Lớp phủ mái không thấm

Kéo dài đường thấm

3.4 XÓI NGẦM TIẾP XÚC GIỮA HAI LOẠI ĐẤT

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

3.5 ĐÁNH GIÁ XÓI NGẦM NGƯỢC

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

Bộ phận thoát nước ngang

3.5 ĐÁNH GIÁ XÓI NGẦM NGƯỢC

3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÓI NGẦM CỦA CÔNG TRÌNH

4 PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN XÓI NGẦM

33

4 PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN XÓI NGẦM

34

• Hình dạng bên ngoài, bên trong của kết cấu

• Chi tiết các phân vùng kết cấu khác nhau

Hình dạng hình học của kết cấu

• Kết cấu địa tầng…

• Sự có mặt các lỗ hổng, hang động, các vết đứt gãy, các tầng đất yếu…

• Tầng nước ngầm

Điều kiện địa tầng xây dựng

• Các đặc tính của đất: đường kích thước hạt, hệ số thấm…

• Thông tin thu được trong quá trình thí nghiệm

Đặc điểm địa kỹ thuật của công trình

• Điều kiện thủy lực đặc biệt…

4 PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN XÓI NGẦM

35

3.2 QUY TRÌNH PHÁT HIỆN XÓI NGẦM

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

36

1) Xói ngầm của đất có thể hình thành bởi 4 kiểu khác nhau: xói ngầm dạng ống, xói ngầm tiếp xúc, xói ngầm ngược và xói ngầm khuyếch tán.

2) Nguyên nhân hình thành xói ngầm trong đất là đa dạng, phức tạp, tương ứng với mỗi kiểu xói ngầm khác nhau

3) Việc đánh giá khả năng xói ngầm đối với công trình có thể thực hiện trên mô hình toán, căn cứ trên số liệu thu thập được từ thực địa;

4) Phát hiện và đánh giá rủi ro xói ngầm cần thông qua nhiều bước khác nhau: phân tích đánh giá trên tài liệu thu thập, đánh giá hiện trường, phân tích rủi ro;

5) Cần có một nghiên cứu toàn diện, tổng thể các sự cố liên quan đến xói ngầm, xếp loại, đưa ra cảnh báo đối với công trình.