Nghiên cứu giải pháp ổn định kè bê tông dự ứng lực công trình cảng sóc trăng, tỉnh sóc trăng

Tính cấp thiết của đề tài Đồng bằng Sông Cửu Long luôn đối mặt với tình hình sạt lở quanh khu vực bờ Sông Tiền, Sông Hậu trong thời gian qua diễn biến ngày càng phức tạp có thể gia tăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn này là do chính tôi thực hiện, các số liệu, hình ảnh, biểu đồ trong đề tài đều là chân thực, không trùng lặp với bất kỳ nghiên cứu nào trước đây Các biểu đồ, số liệu và tài liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú thích nguồn thu thập chính xác rõ ràng

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả luận văn

Huỳnh Võ Thái Bình

Học viên xin chân thành cám ơn Thầy P.GS TS Hoàng Việt Hùng, người Thầy đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn học viên trong thời gian học tập, cũng như trong quá trình thực hiện luận văn Thầy đã hỗ trợ học viên rất nhiều về việc bổ sung kiến thức chuyên môn, nguồn tài liệu và những lời động viên quý báu trong quá trình học viên học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Học viên xin chân thành cám ơn các Thầy GS.TS Trịnh Minh Thụ, PGS.TS Hoàng

Việt Hùng, PGS.TS Bùi Văn Trường, PGS.TS Nguyễn Hữu Thái, TS Nguyễn Quang Tuấn, TS Đỗ Tuấn Nghĩa, TS Phạm Quang Tú, TS Nguyễn Văn Lộc và

các thầy cô trong Bộ môn Địa Kỹ thuật đầy nhiệt huyết và lòng yêu nghề, tạo điều kiện tốt nhất cho học viên học tập và nghiên cứu, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho học viên nhiều tư liệu quan trọng và cần thiết, giúp học viên giảm bớt rất nhiều khó khăn trong thời gian thực hiện luận văn

Học viên xin chân thành cám ơn quý Thầy, Cô, Anh Chị nhân viên của Phòng Đào tạo Đại học & Sau Đại học thuộc Trường Đại học Thủy Lợi và bạn bè, gia đình đã giúp đỡ

và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho học viên trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ v

DANH MỤC BIỂU BẢNG viii

DANH MỤC CÁC VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH KÈ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH SÓC TRĂNG 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Nguyên nhân dẫn đến sạt lở ở khu vực ĐBSCL hiện nay 5

1.2.1 Do địa chất bờ sông 5

1.2.3 Do ảnh hưởng của thiên tai 5

1.2.4 Do ảnh hưởng của việc khai thác cát trái phép 6

1.2.5 Do ảnh hưởng của tác động bên ngoài 6

1.3 Một số sự cố về tường kè ở vùng ĐBSCL 7

1.4 Tổng quan về công trình tường kè tại tỉnh Sóc Trăng: 11

1.4.1 Tường kè trọng lực (tường trọng lực dùng đá hộc, rọ đá): 11

1.4.2 Tường kè và cọc bê tông cốt thép 12

1.4.3 Tường cừ ván bê tông dự ứng lực: 13

1.5 Một số giải pháp công nghệ mới trong công trình tường kè: 20

1.5.1 Bờ kè tường cừ thép : 20

1.5.2 Bờ kè bê tông cốt thép : 21

Kết luận chương 1.………22

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG KÈ – CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC 24

2.1 Các dạng tải trọng và phân loại tải trọng: Các loại ngoại lực tác dụng: 24

2.1.1 Áp lực đất 24

2.1.2 Áp lực nước 37

2.1.3 Lực neo 37

2.1.4 Ảnh hưởng của chuyển vị thân tường cừ đối với áp lực đất 38

2.2 Phương pháp tính toán tường cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực: 40

2.2.1 Tài liệu và các bước tính toán 40

2.2.2 Các giả thuyết tính toán xác định nội lực và chiều dài cừ 41

2.2.3 Tính kết cấu tường cừ BTCT DƯL kiểu không có neo (Conson) 41

2.2.4 Tính kết cấu tường cừ BTCT DƯL kiểu có neo 48

2.2.5 Thiết kế cừ bản BTCT DƯL 52

2.2.6 Thiết kế thanh neo, bộ phận giữ neo 52

2.2.7 Kiểm tra ổn định của tường cừ và đất nền 54

Kết luận chương 2……… 59

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG LỰA CHỌN KẾT CẤU KÈ HỢP LÝ CHO KHU VỰC CẢNG SÓC TRĂNG 60

3.1 Thu thập tài liệu, xử lý phân tích số liệu, tài liệu phục vụ tính toán: 60

3.1.1 Tài liệu địa chất công trình: 60

3.1.2 Tài liệu về công trình và tải trọng 61

3.2 Lựa chọn phần mềm dùng trong tính toán 64

3.3 Xây dựng bài toán mô phỏng tường kè bê tông dự ứng lực 64

3.3.1 Trường hợp không dùng neo 65

3.3.2 Giải pháp cừ bê tông dự ứng lực có neo 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

1 Các nội dung đạt được trong luận văn 75

2 Các tồn tại và hạn chế 76

3 Kiến nghị 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ

Hình 1.1 Sạt lở bờ sơng tại huyện Kế Sách tỉnh Sĩc Trăng 4

Hình 1.2 Nạn khai thác cát bừa bải hiện nay 6

Hình 1.3 Tàu cao tốc chạy trên sơng 6

Hình 1.4 Mật độ nhà dân dày đặc, hiện tượng lấn chiếm bờ sông khá phổ biến 7

Hình 1.5 Bờ kè Phong Điền (Cần Thơ) bị sạt lở 8

Hình 1.6 Sự cố sạt lở kè Nhơn Mỹ, huyện Kế Sách, tỉnh Sĩc Trăng 9

Hình 1.7 Sạt lỡ bờ tại huyện Cầu Kè – Tỉnh Trà Vinh 9

Hình 1.8 Sạt lỡ bờ Tỉnh Vĩnh Long 10

Hình 1.9 Sạt lỡ bờ ở Tỉnh Đồng Tháp 10

Hình 1.10 Sạt lỡ bờ khĩm Nguyễn Du- Phường Mỹ Bình- TP Long Xuyên 10

Hình 1.11 Tường trọng lực dùng Rọ đá 11

Hình 1.12 Tường kè và cọc bê tơng cốt thép 12

Hình 1.13 Tường kè bảo vệ bờ sơng Maspero thành phố Sĩc Trăng 13

Hình 1.14 Tường kè bảo vệ cảng cá Trần Đề Sĩc Trăng 13

Hình 1.15 Cọc ván bê tơng dự ứng lực tại cơng trình kè sơng Ngã Năm 14

Hình 1.16 Mặt cắt ngang điển hình cọc bản BTCT dự ứng lực 16

Hình 1.17 Các dạng liên kết hệ cọc bản BTCT dự ứng lực 16

Hình 1.18 Cọc bản BTCT dự ứng lực do cơng ty KOBE (Japan) sản xuất 19

Hình 1.19 Xưởng sản xuất cọc BTCT dự ứng lực của cơng ty cổ phần bê tơng Châu Thới 620 19

Hình 1.20 Bờ kè cĩ cấu tạo thép định hình 20

Hình 1.21 Bờ kè bê tơng cốt thép 21

Hình 1.22 Các dạng tiết diện tường cọc bản 21

Hình 2.1 Vịng trịn Mohr ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn 25

Hình 2.2 Quan hệ giữa áp lực đất với chuyển vị của tường 27

Hình 2.3 Trạng thái bị động và chủ động Rankine 28

Hình 2.4 Sơ đồ tính tốn áp lực chủ động và điểm đặt theo Rankine 29

Hình 2.5 Sơ đồ tính tốn áp lực bị động và điểm đặt theo Rankine 31

Hình 2.6 Sơ đồ tính áp lực chủ động của đất rời theo Coulomb 32

Hình 2.7 Sơ đồ tính áp lực chủ động của đất dính theo Coulomb 33

Hình 2.8 Sơ đồ tính áp lực chủ động của đất theo đồ giải 33

Hình 2.9 Sơ đồ tính áp lực bị động theo Coulomb 35

Hình 2.10 Tính áp lực đất khi mặt đất lấp chéo nghiêng 35

Hình 2.11 Tính áp lực đất nghĩ khi mặt đất ngang, lưng tường đứng 36

Hình 2.12 Bố trí lực neo tường cừ chắn đất 38

Hình 2.13 Biến đổi khác nhau của thân tường gây ra sực khác nhau về áp lực đất 39

Hình 2.14 Sơ đồ chuyển dịch tường cừ dạng conson và phân bố áp lực đất 42

Hình 2.15 Tính tường cừ bản conson bằng phương pháp cân bằng tĩnh 43

Hình 2.16 Tính tường cừ bản conson bằng phương pháp H.Blum 46

Hình 2.17 Sơ đồ phân bố áp lực đất, mômen và biến dạng của tường cừ bản với các độ sâu cắm vào trong đất khác nhau 48

Hình 2.18 Sơ đồ phân bố áp lực đất, mômen và biến dạng của tường cừ bản với các độ sâu cắm vào trong đất khác nhau 50

Hình 2.19 Sơ đồ tính toán theo phương pháp dầm đẳng trị 51

Hình 2.20 Sơ đồ tính chiều dài thanh neo 53

Hình 2.21 Sơ đồ tính toán ổn định lật tường cừ 55

Hình 2.22 Sơ đồ tính toán ổn định trượt phẳng tường cừ 56

Hình 2.23 Sơ đồ tính toán ổn định trượt cung tròn 58

Hình 3.1 Kết cấu kè bê tông cốt thép dự ứng lực điển hình trong khu vực cảng cá 61

Hình 3.2 Điều kiện biên của bài toán (File Innitial) 65

Hình 3.3 Điều kiện biên bài toán ở giai đoạn bắt đầu gia tải 66

Hình 3.4 Chuyển vị ngang của hệ tường cừ và nền 67

Hình 3.5 Kết quả lưới chuyển vị của hệ công trình 68

Hình 3.6 Kết quả chuyển vị đứng của hệ công trình 69

Hình 3.7 Đồ thị chuyển vị ngang của cừ bê tông dự ứng lực 70

Hình 3.8 Điều kiện biên của bài toán cừ bê tông dự ứng lực có neo gia cường 71

Hình 3.9 Kết quả chuyển vị đứng của hệ kè-neo-đất 71

Hình 3.10 Kết quả chuyển vị ngang hệ cừ-neo-đất 72

Hình 3.11 Lưới chuyển vị của hệ công trình 73

Hình 3.12 Biểu đồ chuyển vị của tường cừ bê tông dự ứng lực 73

DANH MỤC BIỂU BẢNG

Bảng 1.1 Giá trị chiều dài và momemt kháng uốn lơn nhất của cọc bản BTCT dự ứng lực do công ty KOBE (Japan) sản xuất 17Bảng 1.2 giá trị hình học của cọc bản BTCT dự ứng lực do Công ty KOBE sản xuất 18Bảng 3.1 Tóm tắt đặc trưng cơ lý tiêu chuẩn của các lớp đất : 63

DANH MỤC CÁC VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

CTTL : Công trình thủy lợi

SPHH : Sai phân hữu hạn

PTHH : Phần tử hữu hạn

FEM : Phương pháp phần tử hữu hạn

CVC : Bê tông thường

BTCT DƯL : Bê tông cốt thép dự ứng lực

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đồng bằng Sông Cửu Long luôn đối mặt với tình hình sạt lở quanh khu vực bờ Sông Tiền, Sông Hậu trong thời gian qua diễn biến ngày càng phức tạp có thể gia tăng về phạm vi và quy mô, nguyên nhân cơ bản do địa chất khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long nói chung, tỉnh Sóc Trăng nói riêng được cấu tạo từ các dạng trầm tích phù sa rất

dễ bị xói lỡ dưới tác dụng của dòng chảy và sóng, đặc biệt là khu vực chạy dọc theo các sông trên địa bàn thành phố Sóc Trăng Ngoài ra, còn chịu ảnh hưởng không nhỏ của tác động từ biến đổi khí hậu, làm tăng lượng nước, dòng chảy phức tạp gây xói lỡ đất, ngập nước gây áp lực sau tường kè Vấn đề về các sự cố trong ngành xây dựng như thông tin từ các báo đài đã và đang xảy ra thường xuyên hơn, mà trong đó sự cố trong các công trình trình thủy lợi ngày càng nhiều Trong thời gian gần đây, những dự

án kè bảo vệ công trình ven sông hay các dự án kè ven sông thường xuyên xảy ra sự cố làm ảnh hưởng rất lớn đến Ngân sách Nhà nước và nguy hại đến tài sản và tính mạng của người dân

Hiện nay, với sự phát triển về kinh tế, yêu cầu phát triển hạ tầng kỹ thuật là rất lớn, trong đó việc đầu tư xây dựng Cảng sông Sóc Trăng ven sông Saintard tạo điều thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên vật liệu, hàng hóa phục vụ đời sống kinh tế xã hội của tỉnh và vùng lân cận Tuy nhiên, với đặc thù Đồng bằng sông Cửu Long là khu vực có

hệ thống sông ngòi chằng chịt, địa chất phức tạp, nền đất nhìn chung là đất yếu, việc xây dựng các công trình cần được tính toán đảm bảo ổn định là rất cần thiết

Với tình hình chung như vậy, việc tìm ra giải pháp phù hợp với điều kiện địa chất khu vực, đảm bảo ổn định, kinh tế và mỹ quan là những yêu cầu đặt ra đối với những người làm công tác xây dựng Trong rất nhiều giải pháp xử lý để bảo vệ bờ sông thì giải pháp cọc bê tông dự ứng lực kết hợp là tường kè là một trong những giải pháp đang được sử dụng để giải quyết những vấn đề trên và có nhiều phương pháp tính toán đang được sử dụng đối với giải pháp này Việc nghiên cứu để lựa chọn giải pháp hợp lý cho tường

cũng như so sánh các phương pháp tính toán để chọn ra kết quả tin cậy là điều hết sức cần thiết

Cảng Sóc Trăng được xây dựng ở phía Đông Bắc thành phố Sóc Trăng và cách trung tâm 6,8Km, có tọa độ 9037’6” vĩ độ bắc 106002’59’’ kinh độ đông cách cầu Saintanrd 400m về phía song đinh, nằm dọc bờ tây sông Saintard thuộc địa phận Phường 8 thành phố Sóc Trăng, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều sông Hậu Được sự đầu tư của Nhà Nước Cảng Sóc Trăng đã và đang được xây dựng, vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng giải pháp Cọc bê tông kết hợp tường kè là đề tài cần được quan tâm và nếu được

có thể nhân rộng nhằm hạn chế đến mức thấp nhất về thiệt hại và tăng đến mức cao nhất về hiệu quả kinh tế, mỹ quan và ổn định trong khu vực

2 Mục đích của đề tài:

Nghiên cứu giải pháp ổn định hệ thống kè bê tông dự ứng lực Đề xuất giải pháp đảm bảo ổn định tổng thể cho cả hệ công trình Kết quả nghiên cứu có áp dụng cho công trình cụ thể, thực tế

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Kè bê tông dự ứng lực, Cừ bê tông cốt thép dự ứng lực

Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống tường cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực công trình Cảng Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng

4 Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiếp cận theo hướng kế thừa, tổng hợp, tính đặc thù của địa phương, báo cáo kết quả thu thập tài liệu địa chất, thủy văn để kiểm tra tính toán ổn định tường kè bằng phần mềm chuyên dùng và đề xuất các giải pháp thiết kế tường kè công trình

Phương pháp nghiên cứu gồm nghiên cứu tổng quan các dạng kết cấu kè bảo vệ bờ khu vực Sóc Trăng Nghiên cứu lý thuyết tính toán và nghiên cứu trên mô hình sô, so sánh đánh giá kết quả nghiên cứu

5 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về các loại kè và kết cấu kè đã được áp dụng

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán ổn định kè và kết cấu kè

Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng hệ kè-nền-neo đất

6 K ết quả đạt được của luận văn

Tổng kết được một số dạng kè sông, biển đang áp dụng tại Sóc Trăng và đánh giá ưu nhược điểm của các loại kè này

Trình bày cơ sở lý thuyết tính toán một số dạng kè điển hình

Mô phỏng bài toán tính kè kết cấu bê tông dự ứng lực và lựa chọn được kết cấu kè hợp

lý, thích hợp với điều kiện đất nền và điều kiện tải trọng của công trình Rút ra được các phân tích, kiến nghị cho dạng kết cấu công trình

7 Cấu trúc luận văn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH KÈ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH SÓC TRĂNG

1.1 Đặt vấn đề

Công trình kè bảo vệ công trình ven sông nhằm mục đích chống sạt lở bờ sông và tạo

vẻ mỹ quan cho các công trình dọc hai bờ sông, chống sạt lở gây hậu quả nghiêm trọng hàng năm về tiền của và tính mạng người dân đã xảy ra ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Để hạn chế đến mức thấp nhất về những thiệt hại nói trên, được sự quan tâm của các cấp chính quyền, nhà nước đã đầu tư tiền tỷ từ ngân sách nhưng kết quả mang lại không hoàn toàn như mong muốn Nguyên nhân chính là gần đây các sự

cố đã xãy ra liên tục có thể trong quá trình thi công hoặc sau khi các công trình được đưa vào sử dụng, cũng có thể do thiên tai mà trong quá trình tính toán thiết kế chúng ta không thể lường trước Điều này lại đặt ra một nhiệm vụ cho các cấp chính quyền phải đảm bảo ổn định về chổ ở cho nhân dân, khắc phục sự cố tạo điều kiện phát triển

về kinh tế xã hội

Hình 1.1 Sạt lở bờ sông tại huyện Kế Sách tỉnh Sóc Trăng

Để khắc phục sự cố sạt lở, có nhiều giải pháp tường chắn đã được thực hiện như: tường chắn bêtông cốt thép, tường bêtông trọng lực, bờ kè bằng rọ đá, bờ kè bằng thép hình … Tường cọc bản cũng là một phương án được chọn để bảo vệ bờ sông, các công trình ven bờ, hiện nay đang được ứng dụng tại một số công trình tương đối quan trọng

Nhu cầu về thiết kế công trình tường kè phù hợp với điều kiện địa chất khu vực là một nhu cầu có thực, việc tìm ra được giải pháp an toàn với chi phí hợp lý là mong muốn của rất nhiều kỹ sư xây dựng hiện nay

1.2 Nguyên nhân dẫn đến sạt lở ở khu vực ĐBSCL hiện nay

Hiện tượng sạt lở bờ sông ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long là do rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra trong đó có nguyên nhân do tự nhiên và cả các nguyên nhân do con người gây ra Nhìn chung hiện tượng sạt lở trên là do các nguyên nhân chủ yếu sau đây:

1.2.1 Do địa chất bờ sông

Địa chất bờ sông là một trong những yếu tố quyết định đến sự xói lở bờ Kết quả khảo sát cho thấy đa phần địa chất các lớp đất bờ sông chủ yếu là bùn hữu cơ, bùn sét với trạng thái chảy, dẻo chảy và dẻo mềm Với cấu tạo địa chất như trên thì bờ sông rất dễ

bị xói lở dưới tác động của ngoại lực và các yếu tố tác động khác

1.2.2 Do thủy triều

Sông ngòi khu vực đồng bằng sông Cửu Long chịu ảnh hưởng của thuỷ triều khá rõ rệt Chế độ thuỷ triều ở đây là nhật triều với 2 lần lên xuống trong ngày với biên độ triều từng vùng khác nhau nhưng tương đối lớn (thí dụ vùng huyện Kế Sách tỉnh Sóc Trăng có thời điểm lên đến từ 2m-2,5m) Dưới tác động của dòng thấm (khi nước dâng

và rút), các hạt bùn, đất bờ sông sẽ bị cuốn ra ngoài và được dòng nước mang đi gây hiện tượng xói lở

Do hiện tượng mưa bảo lớn làm nước ngấm vào trong đất, làm giảm khả năng liên kết giữa các hạt đất, đất trở nên yếu dần (sức chịu tải của đất giãm xuống) gây ra hiện

tượng sạt lỡ bờ sông

Lũ cũng là một trong nhưng nguyên nhân gây xói lở, dưới tác động của dòng chảy lũ các hạt bùn, đất tại bờ sông sẽ bị cuốn trôi gây hiện tượng xói lở Dòng chảy lũ tại các sông miền Tây Nam Bộ không quá lớn và xảy ra với tần suất hiếm nhưng dưới tác động kết hợp của dòng chảy lũ và sóng tàu thì tốc độ sạt lở bờ sẽ xảy ra với mức độ rất lớn

1.2.4 Do ảnh hưởng của việc khai thác cát trái phép

Thời gian gần đây tình trạng khai thác cát ồ ạt ở các tỉnh ĐBSCL làm ảnh hưởng đến dòng chảy của các dòng sông gây ra tình trạng sạt lở đất nghiêm trọng

Hình 1.2 Nạn khai thác cát bừa bải hiện nay

Đồng bằng sông Cửu Long có hệ thống giao thông thuỷ rất phát triển với lưu lượng phương tiện giao thông đường thủy ngày càng tăng, mật độ tàu thuyền lưu thông trên sông luôn dày đặc với các tàu vận chuyển hàng hoá tải trọng lớn Dưới tác động của sóng tàu, lớp đất yếu tại bờ sông sẽ bị xói lở, mức độ sạt lở tuỳ thuộc vào độ mạnh yếu của sóng, sóng tàu càng lớn thì mức độ xói lở càng lớn đặc biệt đối với sóng của các tàu vận tải lớn chạy sát bờ sông

Hình 1.3 Tàu cao tốc chạy trên sông

Hoạt động của con người cũng có ảnh hưởng nhất định đến sự xói lở bờ khu vực này

Sự khai thác hệ sinh vật trên sông, một số công trình xây dựng tùy tiện lấn chiếm bờ sông, lòng sông làm thu hẹp mặt cắt ướt của dòng chảy Ngoài ra tình trạng xây dựng

đê bao tràn lan trên các sông thượng nguồn làm thay đổi các chế độ thuỷ động lực học của dòng chảy cũng là nguyên nhân gây ra sự xói lở này

Mỗi nguyên nhân ít nhiều đều có vai trò trong sự xói lở bờ sông, đối với các tuyến sông ở vùng đồng bằng sông Cửu Long thì hiện tượng xói lở xảy ra mạnh mẽ nhất là trong mùa mưa lũ bởi vậy có thể khẳng định nguyên nhân chính gây ra sự xói lở bờ sông là do sóng và dòng chảy mưa lũ kết hợp địa chất khá yếu tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Hình 1.4 Mật độ nhà dân dày đặc, hiện tượng lấn chiếm bờ sông khá phổ biến

1.3 Một số sự cố về tường kè ở vùng ĐBSCL

Trong thời gian gần đây, có một số sự cố của tường kè như: Năm 2004, UBND tỉnh Cần Thơ (cũ) triển khai công trình bờ kè trái rạch Khai Luông nằm cạnh bến Ninh Kiều với giá trị 9,4 tỷ đồng Hơn năm năm thi công, chủ đầu tư phải dừng do phát hiện lỗi nghiêm trọng trong thiết kế Theo đó, bờ kè gần bờ nhưng thiết kế xa bờ Khi thi công, bờ kè bị hổng chân, chẳng biết kè nơi nào Điều lạ, công trình trị giá 9,4 tỷ đồng nhưng kinh phí khắc phục lên đến hơn 26,6 tỷ đồng Và cho đến nay, công trình tốn hàng chục tỷ đồng để sửa chữa nhưng còn dang dở, không biết đến bao giờ hoàn thành

Vào khoảng 23 giờ 30 ngày 08/09/2010 (ngày 01/08/2010) âm lịch Triều cường lên cao kết hợp với mưa và gió lớn đã làm phần đất phía trong khu vực tường kè (bao gồm

07 căn nhà tạm và chùa Bà) khu vực cách tường cọc ván khoảng 12m-15m bất ngờ sạt xuống, toàn bộ phần đất này đè lên đoạn tường cọc ván đã thi công xong trước đó khoảng 02 tháng Phần đất sạt xuống này đã đẩy toàn bộ cọc ván W350B L=16m và cọc neo (25x25)cm L=23,4m cùng hệ thống đà neo dạt ra phía sông Hậu một đoạn dài khoảng 60m Trong đó đoạn bị thiệt hại nặng nhất khoảng 20m sát với kênh hiện trạng, đoạn còn lại khoảng 40 m bị dạt ra phía sông Hậu đoạn xa nhất là 7,8m so với vị trí ban đầu

Tường kè ở Phong Điền (Cần Thơ) vào đầu năm 2007 làm khoảng 146 căn nhà bị hư

hỏng nặng mà nguyên nhân được xác định là do tư vấn thiết kế đã tính toán không đầy

đủ các yếu tố địa chất và các yếu tố khác ảnh hưởng đến công trình như: tác động của

tải do xe, tải do việc thu hẹp lòng sông … Công trình bờ kè huyện Phong Điền dài gần 800m, được đầu tư xây dựng gần 13 tỷ đồng hoàn thành vào đầu năm 2007, chưa nghiệm thu đã bị sạt lở và trôi xuống sông hàng trăm mét, thiệt hại hơn 5 tỷ đồng Kinh phí khắc phục (gồm: giải tỏa, di dời 146 hộ dân; xây dựng khu tái định cư; gia cố

bờ kè; xây dựng công viên bờ sông) lên đến 58 tỷ đồng

Hình 1.5 Bờ kè Phong Điền (Cần Thơ) bị sạt lở

Hình 1.6 Sự cố sạt lở kè Nhơn Mỹ, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng

Ngoài ra, bờ kè sông Tiền tại thị xã Vĩnh Long cũng bị nghiêng ra sông, khối đất sau

lưng tường bị lún sụp Nguyên nhân được xác định là do các trận lũ lớn năm 1995 và

1996 làm xói lở bờ sông ở phía dưới các tấm đan bêtông cốt thép giữa các cọc Các cọc BTCT làm bờ kè và cọc neo đều bị nghiêng ra phía song và một số sự cố khác như:

Hình 1.7 Sạt lỡ bờ tại huyện Cầu Kè – Tỉnh Trà Vinh

Hình 1.8 Sạt lỡ bờ Tỉnh Vĩnh Long

Hình 1.9 Sạt lở bờ ở Tỉnh Đồng Tháp

Hình 1.10 Sạt lỡ bờ khóm Nguyễn Du- Phường Mỹ Bình- TP Long Xuyên

1.4 Tổng quan về công trình tường kè tại tỉnh Sóc Trăng:

Là loại tường kè có khối lượng lớn, ổn định của đất sau tường và bản thân tường được đảm bảo nhờ vào chính trọng lượng của bản thân tường

Tại tỉnh Sóc Trăng người ta dùng tường trọng lực bằng đá hộc, rọ đá để chống xói lỡ

bờ sông ở các vị trí bến ghe thuyền nhỏ ở địa phương Một đặc điểm quan trọng của loại tường này là dễ thi công và không đòi hỏi máy móc phức tạp nên loại tường này được sử dụng rất phổ biến Tuy nhiên, do cấu tạo vật liệu này là đá nên rất nặng vả lại nền đất ven sông trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng do đó không thể làm cao được Hầu hết các loại này có độ cao không quá 4m

Để đảm bảo ổn định loại tường trọng lực bằng đá hộc, rọ đá được thiết kế có chân đá

mở rộng và thu hẹp ở chiều cao tường Việc thu hẹp bề rộng tường được kết hợp thiết

kế các bậc thang phục vụ cho đi lại và vận chuyển hàng hóa

Hình 1.11 Tường trọng lực dùng Rọ đá

Ngày nay, rọ đá và thảm đá chủ yếu được làm bằng thép có mạ kẽm hoặc nhôm kẽm, Phần lớn được tráng phủ một lớp nhựa bên ngoài để giảm các tác động xâm thực ăn mòn của môi trường với lõi thép bên trong Một số công trình ăn mòn đặc biệt, rọ đá

và thảm đá được làm hoàn toàn bằng hợp chất polymer vì chúng có đặc tính trơ vượt trội dưới tác động ăn mòn so với các vật liệu khác

Tường trọng lực sử dụng Rọ đá được dùng chủ yếu cho các công trình sau :

- Tường chắn đất, mố cầu

- Chống xói bờ sông, biển

- Lát mái và đáy kênh

- Bảo vệ mái đê, kè

- Đập tràn, bậc nước, dốc nước

Đây là giải pháp có hiệu quả và dễ thực hiện trong phạm vi rộng không cần những thiết bị thi công quá hiện đại, phức tạp trong việc phòng chống sạt lở công trình ven sông, tiết kiệm nhiều chi phí đầu tư xây dựng so với các giải pháp khác Tuy nhiên còn phụ thuộc nhiều vào chiều cao mái dốc và điều kiện địa chất của khu vực đất nền mà

quyết định chọn lựa giải pháp cho phù hợp

Tường kè sử dụng ở đây giống như Tường bản góc hay còn gọi là tường chữ L có cấu tạo thí dụ như sau:

Tường đứng (bản tường): chiều cao tường 180cm chiều dày 25cm

Tường bản đáy: bề rộng 2 m, chiều dày 30cm

Chiều dài cọc L=20m

Hình 1.12 Tường kè và cọc bê tông cốt thép

Hình 1.13 Tường kè bảo vệ bờ sông Maspero thành phố Sóc Trăng

Hình 1.14 Tường kè bảo vệ cảng cá Trần Đề Sóc Trăng

Cách đây hơn 50 năm, Tập đoàn PS MITSUBISHI (Nhật Bản) đã phát minh ra loại

“cọc ván BTCT dự ứng lực” với kiểu dáng hình học dạng sóng của mặt cắt tiết diện và

đã được xây dựng thử nghiệm rất có hiệu quả ở Nhật trong nhiều năm qua

Hình 1.15 Cọc ván bê tông dự ứng lực tại công trình kè sông Ngã Năm

Cọc ván PC được ứng dụng vào Việt Nam năm 1999-2001 tại cụm công trình nhiệt điện Phú Mỹ - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu (lớn nhất Việt Nam) - với sự giúp đỡ của các nhà

tư vấn Nhật Bản và đặc biệt sự hướng dẫn trực tiếp công nghệ thi công lắp đặt của Nhà sáng chế ra cọc ván bê tông ứng lực trước - Tiến sĩ ITOSHIMA, Công ty C&T đã thi công hoàn hảo hệ thống các kênh dẫn chính và các kênh nhánh với tổng chiều dài cừ 42.000m chiều rộng 45m, chiều sâu 8,7m đưa nước từ sông Thị Vải vào để giải nhiệt cho các Turbin khí Hiện nay kênh này vẫn bền vững và Nhật bản đã chuyển giao công nghệ này cho ta

+ Ưu điểm:

- Rẻ hơn cừ larsen

- Để hạ cừ nếu không phải trong thành phố thì có thể dùng búa Diezen để đóng, đơn giản rẻ tiền và nhanh

- Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực tận dụng được hết khả năng làm việc chịu nén của bê tông và chịu kéo của thép, tiết diện chịu lực ma sát tăng từ 1.5 ÷ 3 lần so với loại cọc vuông có cùng tiết diện ngang (khả năng chịu tải của cọc tính theo đất nền tăng)

- Khả năng chịu lực tăng: mô men chống uốn, xoắn cao hơn cọc vuông bê tông thường, do đó chịu được mômen lớn hơn

- Sử dụng vật liệu cường độ cao (bê tông, cốt thép) nên tiết kiệm vật liệu Cường độ chịu lực cao nên khi thi công ít bị vỡ đầu cọc, mối nối Tuổi thọ cao

- Có thể ứng dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau

- Chế tạo trong công xưởng nên kiểm soát được chất lượng cọc, thi công nhanh, mỹ quan đẹp khi sử dụng ở kết cấu nổi trên mặt đất

- Kết cấu sau khi thi công xong đảm bảo độ kín, khít Với bề rộng cọc lớn sẽ phát huy tác dụng chắn các loại vật liệu, ngăn nước Phù hợp với các công trình có chênh lệch

áp lực trước và sau khi đóng cọc như ở mố cầu và đường dẫn

- Cường độ chịu lực cao: tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăng độ cứng

và khả năng chịu lực của ván

- Thi công dễ dàng và chính xác, không cần mặt bằng rộng, bởi giải toả mặt bằng rất tốn kém, chỉ cần xà lan và cẩu vừa chuyên chở cấu kiện vừa ép cọc là thi công được + Nhược điểm:

- Gần khu vực nhà dân không dùng đóng ngoài ra nếu thi công phải tránh chấn động

- Trong khu vực xây chen phải khoan mồi rồi mới ép được cọc, nên tiến độ thi công tương đối chậm

- Công nghệ chế tạo phức tạp hơn cọc đóng thông thường

- Thi công đòi hỏi độ chính xác cao, thiết bị thi công hiện đại hơn (búa rung, búa thuỷ lực, máy cắt nước áp lực )

- Giá thành cao hơn cọc đóng truyền thống có cùng tiết diện

- Ma sát âm (nếu có) tác dụng lên cọc tăng gây bất lợi khi dùng cọc ván chịu lực như cọc ma sát trong vùng đất yếu

- Khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ, chi tiết nối phức tạp làm hạn chế độ sâu hạ cọc

Một số mặt cắt, liên kết cọc bản bê tông dự ứng lực

Sau đây là bảng giá trị chiều dài và moment kháng uốn lớn nhất của cọc bản BTCT dự ứng lực do công ty KOBE (Japan) sản xuất [14]

Bảng 1.1 Giá trị chiều dài và momemt kháng uốn lơn nhất của cọc bản BTCT dự ứng

lực do cơng ty KOBE (Japan) sản xuất

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

chiề u dà i (m) Số hiệ u thiế t kế

Moment khá ng uố n (kN/m)

Bề rộ ng (mm)

Bề dà y (mm)

Bề cao (mm) W-120-1000

191 223 254 450

294 500

338 377

Bảng 1.2 giá trị hình học của cọc bản BTCT dự ứng lực do Cơng ty KOBE sản xuất

Số hiệu

Chiề

u cao

Diện tích

Khoảng cách đến trục chính

Moment quán tính

Moment kháng uốn

H (cm)

A (cm 2 )

W-450-AB-1000 45 1835 22.5 22.5 353354 15705 15705

1.5 Một số giải pháp công nghệ mới trong công trình tường kè:

1.5.1 Bờ kè tường cừ thép :

Hình 1.20 Bờ kè có cấu tạo thép định hình

- Về cấu tạo: Tường cừ chắn đất làm bằng thép định hình có tiết diện: hình chữ Z, chữ

I, hình máng, cừ Larssen, thép ống [1]… có chiều dài từ 5 ÷ 22m Dầm ốp có cấu tạo

là 2 thanh thép chữ I đặt cao hơn mực nước thi công 0,5m Dầm mũ bằng BTCT có tiết diện hình chữ nhật đổ tại chỗ Các thanh neo bằng thép tròn φ75, 80 Mũ giữ thanh neo làm dầm BTCT

- Phạm vi sử dụng: Làm bờ kè có qui mô lớn, làm bến cảng nước sâu cho tàu có trọng

tải lớn, bốc dở hàng hóa nặng Xây dựng bảo vệ xói lở khu trung tâm dân cư, bảo vệ các công trình quan trọng ven bờ sông, bờ biển

- Ưu điểm: Tuổi thọ cao, tính công nghiệp lắp ghép cao, thi công nhanh Chịu được

những nơi có tốc độ dòng chảy lớn, bị ngập lũ sâu

- Nhược điểm: Giá thành rất cao do phải nhập cừ thép định hình từ nước ngoài Thép

bị ăn mòn ở những vùng có nước nhiễm phèn, nhiễm mặn Loại này ít dùng ở đồng bằng Sông Cửu Long

Hình 1.22 Các dạng tiết diện tường cọc bản

Sự ra đời của cừ BTCT đã được áp dụng nhiều nơi trên thế giới, nó khắc phục được những nhược điểm của các loại cấu tạo bờ kè khác

- Bờ kè BTCT thường có dạng cấu tạo như sau:

+ Cọc vây bằng BTCT, thường có tiết diện hình chữ nhật, hình vuông, hình chữ T, được đúc sẵn, đóng cọc bờ sông, cắm sâu vào đất với một chiều dài được tính toán trước

+ Thanh neo bằng BTCT thường có tiết diện hình vuông 20x 20cm, được đổ tại chỗ, làm chỗ tựa cho cọc bản, giằng các cọc vây

+ Cọc bản bằng BTCT, có nhiều dạng tiết diện, thường dùng tiết diện hình chữ nhật rộng 50cm, dày 20cm, được đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ Cọc bản tiếp nhận trực tiếp áp lực của lớp đất đắp đất

+ Dầm mũ bằng BTCT đổ tại chỗ, liên kết các đầu cọc bản, tiếp nhận lực của cọc bản truyền vào, sau đó dầm mũ truyền lực qua cọc vây và dầm neo

+ Dầm neo bằng BTCT đúc sẵn, thường có tiết diện 20 x 20cm, 25 x 25cm, 30 x 30cm

- Ngoài một số dạng tường cọc bản đúc sẵn hoặc đổ tại chổ, hiện nay cọc bản BTCT loại ứng lực trước, đã được áp dụng nhiều nơi trên thế giới, nhưng ở Việt Nam loại ứng lực trước này chưa được dùng nhiều, vì nước ta chưa chế tạo được, nên phải nhập

từ nước ngoài, giá thành và chi phí vận chuyển rất cao

- Ưu điểm: Bờ kè bằng BTCT kết cấu bền vững, tuổi thọ cao, dễ thi công Tận dụng

được vật liệu có sẵn, giá thành thấp hơn so với thép định hình Được dùng rộng rãi ở ĐBSCL, ở những nơi ngập lũ sâu, tốc độ dòng chảy lớn, xói lở bờ mạnh

- Nhược điểm: Khi thi công các cọc bản ghép lại với nhau, các mối nối khó khít nhau

khi đóng cọc bản vào đất

Kết luận chương 1

Chương 1 đã nêu khái quát về tình hình sạt lở đất tại hai bên bờ sông ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung và tỉnh Sóc Trăng nói riêng nhằm thấy được mức độ nguy hiểm khi hiện tượng này xảy ra, từ đó thấy được mức độ cần thiết khi nghiên cứu

về vấn đề trong bảo vệ bờ sông Đồng thời trong chương này cũng đưa ra một số giải

pháp bảo vệ bờ sông truyền thống và ứng dụng công nghệ mới đã được áp dụng ở Việt Nam

Từ trước đến nay các công trình xây dựng, giao thông, cầu cảng, công trình kè vẫn thường được sử dụng là cọc bê tông và tường chắn để gia cố và bảo vệ bờ nhưng các vật liệu trên ngày nay không còn đáp ứng được nhu cầu sử dụng vì khối lượng vật liệu lớn, thời gian thi công kéo dài ảnh hưởng đến sinh họat và cuộc sống của nhân dân

Đất nước ta ngày nay đang ở giai đọan mở cửa, đã chế tạo và ứng dụng phổ biến công nghệ cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực của Nhật Bản vào các công trình ven sông như Bà Rịa – Vũng Tàu, Rạch Giá, Hà Tiên - Kiên Giang, Bạc Liêu, Đồng Nai … Trong tương lai, tường cọc bản BTCT dự ứng lực sẽ dần thay thế cho các công nghệ cọc bản BTCT truyền thống đã quá xưa cũ

Hiện nay, các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, tỉnh Sóc Trăng nói riêng và cả nước nói chung đang tiến hành chỉnh trang nâng cấp đô thị, trong đó việc giải toả, nạo vét, xây dựng mới hệ thống kè bảo vệ sông trong đô thị, cũng như một số hệ thống kè công trình cầu, cảng, thiết nghĩ các nhà quản lý, các chủ đầu tư, các chuyên gia xây dựng cần đi sâu xem xét một cách nghiêm túc về khả năng và phạm vi ứng dụng công nghệ cọc ván BTCT dự ứng lực để thực hiện các dự án chỉnh trang, nâng cấp đô thị đạt chất lượng và hiệu quả hơn

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG KÈ – CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

2.1 Các dạng tải trọng và phân loại tải trọng: Các loại ngoại lực tác dụng:

Các ngoại lực tác dụng lên hệ thống tường cừ BTCT DƯL chủ yếu gồm có:

(1) Áp lực đất

(2) Áp lực nước

(3) Tải trọng truyền từ móng qua môi trường đất của công trình xây dựng trong phạm

vi vùng ảnh hưởng ( ở gần chân tường cừ )

(4) Tải trọng thi công: ôtô, cần cẩu, vật liệu xếp trên hiện trường, lực neo giữ tường cừ…

(5) Tải trọng phụ do biến đổi nhiệt độ

Tuỳ theo các điều kiện khác nhau mà các loại tải trọng sẽ xuất hiện ở các dạng khác nhau

2.1.1 Áp l ực đất

2.1.1.1 Các loại áp lực đất và điều kiện sản sinh ra chúng

Khi tính toán kết cấu tường cừ BTCT DƯL, áp lực tác động vào bề mặt tiếp xúc vào

bề mặt của tường cừ với thể đất gọi là áp lực đất Độ lớn và quy luật phân bố của áp lực đất có liên quan tới các nhân tố hướng và độ lớn của chuyển vị ngang của kết cấu

tường cừ, tính chất của đất, độ cứng và độ cao của tường cừ chắn giữ, nhưng do việc xác định chúng khá phức tạp ngay trong trường hợp đơn giản nhất nên hiện nay vẫn dung lý thuyết Coulomb với những hiệu chỉnh bằng số liệu thực nghiệm

Để phân tích định tính và định lượng áp lực đất tác dụng lên tường cừ Terzaghi đã làm thí nghiệm mô hình tìm hiểu mối quan hệ giữa áp lực đất và độ dịch chuyển của tường

cừ

Kết quả cho thấy, khi tường cừ chuyển vị về phía đất đắp, áp lực đất tác dụng lên

tường cừ giảm từ giá trị ban đầu ứng với trạng thái tĩnh Eo, tới giá trị áp lực chủ động

Ea khi trong khối đất hình thành một mặt trượt liên tục Ngược lại, nếu cho tường cừ chuyển vị về phía đất đắp, áp lực đất tác dụng lên tường tăng từ giá trị ban đầu Eo tới giá trị áp lực bị động có ép trồi Ept khi trong đất hình thành một mặt trượt liên tục Như vậy tùy theo hướng và chuyển vị tương đối của tường cừ với đất đắp, mà có thể hình thành ba loại áp lực đất tác dụng lên tường với ba trường hợp sau đây:

- Khi tường cừ bị khối đất xô về phía không có đất thì khối đất gây ra áp lực đẩy lên

tường cừ và sẽ đạt tới giá trị áp lực đất chủ động khi độ dịch chuyển đủ lớn

- Khi tường cừ bị ngoại lực xô về phía đất thì khối đất gây ra áp lực chống đối với

tường cừ và sẽ đạt tới giá trị áp lực bị động khi độ dịch chuyển của tường cừ đủ lớn

- Trường hợp tường cừ đứng yên, khối đất gây ra áp lực đất tác dụng lên tường cừ gọi

là áp lực đất tĩnh (đất nghỉ)

2.1.1.2 Lý thuyết cân bằng giới hạn của đất

Đem đường cong cường độ chống cắt và trạng thái ứng suất ở một điểm nào đó trong đất vẽ thành một hình tròn ứng suất Morh, khi vòng ứng suất O1 với đường cường độ

ϕσ

τf = c+ tan tiếp xúc nhau ở điểm A thì mặt cắt qua điểm này đều ở vào trạng thái cân bằng giới hạn Từ tam giác ∆ABO1 ta có

tan +

σ

σσϕ

cotg.2

2BO

AOsin

3 1

3 1

1 1

c

++

σϕσσ

σ1− 3 = 1.sin + 3.sin +2.c.cos (2.2)

ϕϕ

σϕ

Bằng cách biến đổi hàm số lượng giác, ta có mối quan hệ của các ứng suất chính khi một điểm nào đó trong đất ở trạng thái cân bằng giới hạn là:

)245tan(

2)245(tan

3

1

ϕϕ

σ

σ = + + c + (2.3)

) 2 45 tan(

2 ) 2 45 ( tan

1

3

ϕϕ

Trạng thái cân bằng đàn hồi

Trạng thái phá hoại

Trạng thái phá hoại Cân bằng giới hạn bị động Cân bằng giới

hạn chủ động

Chuyển vị ngược phía đất đắp

Chuyển vị về phía đất đắp

0

Trạng thái ứng

suất trong đất đắp

Hỡnh 2.24 Quan hệ giữa ỏp lực đất với chuyển vị của tường Qua thớ nghiệm trờn cú thể thấy, trong ba loại ỏp lực đất trờn thỡ ỏp lực đất bị động lớn

hơn ỏp lực đất tĩnh và ỏp lực đất chủ động là nhỏ nhất Từ phõn tớch lý luận và thử nghiệm thực tiễn cho thấy, chuyển vị cần thiết khi phớa sau tường cừ chắn đất đạt đến

ỏp lực đất bị động lớn hơn rất nhiều ỏp lực đất chủ động

2.1.1.3 Lý thuyết W.J.W.Rankine

W.J.W.Rankine căn cứ trạng thỏi ứng suất trong vật thể bỏn khụng gian vụ hạn và điều kiện cõn bằng giới hạn tại một điểm trong bỏn khụng gian đú đó tỡm ra phương phỏp tớnh toỏn ỏp lực đất Xột trạng thỏi ứng suất tại điểm M khi đú khối đất ở trạng thỏi tĩnh (cõn bằng) thỡ mọi điểm đều ở trạng thỏi cõn bằng đàn hồi, khi đú:

Thành phần ứng suất phỏp tuyến của mặt phẳng ngang là:

M σ z σ x z

B

45 o + 2

ϕ

45 o 2

c

ϕ

ϕ σ τ

tan +

b) c)

d) Hình 2.25 Trạng thái bị động và chủ động Rankine Vòng tròn Mohr ứng suất O1 ở điểm này không tiếp xúc với đường bao cường độ chịu cắt Khi σ không z đổi, σx giảm nhỏ dần, vòng tròn ứng suất O2 tiếp xúc với đường bao cường độ, thể đất đạt đến cân bằng giới hạn σ và z σx lần lượt là ứng suất chính lớn nhất và nhở nhất, khi đó ta có trạng thái chủ động Rankine, trong thể đất hai tổ mặt

2

α = − với mặt nằm ngang (hình d), khi đó ta có trạng thái bị động Rankine

Giả thiết cơ bản và nguyên lý tính toán:

- Khi khối đất đắp sau tường cừ đạt trạng thái cân bằng giới hạn chủ động (do khối đất đẩy tường cừ về phía trước - phía không có đất), hoặc trạng thái cân bằng giới hạn bị động (do ngoại lực xô tường cừ về phía sau - về phía đất) thì mọi điểm trong khối đất đều ở trạng thái cân bằng giới hạn và thoả mãn điều kiện cân bằng giới hạn Mohr-Coulomb