Tính toán ổn định và biện pháp thi công theo nhiều giai đoạn của đê đắp trên nền đất yếu ở đồng bằng sông cửu long

LÊ VƯƠNG HOÀNG THÔNG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG THEO NHIỀU GIAI ĐOẠN CỦA ĐÊ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.5

LÊ VƯƠNG HOÀNG THÔNG

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG THEO NHIỀU GIAI ĐOẠN CỦA ĐÊ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã số: 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2012

5.TS NGUYỄN MINH TÂM

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÊ VƯƠNG HOÀNG THÔNG MSHV: 11090331

Ngày, tháng, năm sinh: 14-12-1987 Nơi sinh: Gò Công-TG

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.58.60

I TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG THEO NHIỀU GIAI ĐOẠN CỦA ĐÊ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐBSCL

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tổng quan về đặc điểm địa chất ở đồng bằng sông Cửu Long và đặc điểm của đất nền dọc theo các tuyến đê

- Cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải và ổn định của nền đất yếu dưới đê ở Đồng bằng sông Cửu Long

- Quá trình đắp đất nâng dần chiều cao đê theo nhiều giai đoạn tạo điều kiện cố kết tăng sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê

- Tính toán ổn định đê thi công đắp phân đoạn theo thời gian và mô phỏng trên phần mềm Plaxis, Geo-slope dựa trên kết quả thí nghiệm nén ba trục để kiểm chứng với công trình thực tế

- Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2012

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2012

giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn cũng như truyền cho

tôi lòng đam mê nghiên cứu khoa học: TS Võ Ngọc Hà

- Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô bộ môn Địa Cơ Nền Móng, những người đã truyền cho tôi các kiến thức quý giá trong quá trình học tập tại trường cũng như khi công tác ngoài xã hội

- Xin gửi lời cảm ơn đến các học viên trong lớp Địa Kỹ thuật Xây dựng khóa

2011, những người đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận văn

- Tuy vậy, với những hạn chế về số liệu cũng như thời gian thực hiện, chắc chắn luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè để luận văn thêm hoàn thiện và có đóng góp vào thực tiễn

Trân trọng!

Học viên

Lê Vương Hoàng Thông

GIAI ĐOẠN CỦA ĐÊ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐBSCL

Đê đắp ở Đồng bằng sông Cửu Long thường phải đắp qua những vùng đất mềm yếu, từ trạng thái nửa cứng đến dẻo chảy và các loại bùn sét, bùn á sét, ở điều kiện tự nhiên sức chịu tải của chúng rất yếu

Đất nền tự nhiên thường không đủ sức chịu tải trọng của đê Trên cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải ổn định của nền đất yếu dưới đê và biện pháp thi công theo nhiều giai đoạn nhưng chậm theo thời gian để gia tăng độ bền, chờ cố kết giữa các lớp đất để gia tăng lượng nước thoát đi và tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng Nền đất sét sau khi được cố kết thì sức chống cắt và độ bền được tăng lên

ABSTRACT

In the Mekong Delta, embankments are usually constructed on soft ground from semi-solid to liquid state and clay peat or silty clay peat, in the natural condition, the bearing capacity of the soil is very low

Original ground cannot bear the load of embankment Based on the theoretical calculations of the bearing capacity on soft soil under embankment and methods of construction in stages allowing time to improve stability for partial consolidation to accelerate the rate of drainage and pore pressure dissipation As the foundation clay consolidates, its strength increases and stability is improved

sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển, thu thập các số liệu, nghiên cứu khảo sát tình hình thực tế dưới sự hướng dẫn khoa

học của TS.Võ Ngọc Hà

- Các số liệu, mô hình tính toán và những kết quả trong luận văn là trung thực được xuất pháp từ kinh nghiệm và thực tiễn, các số liệu thực tế được chỉ rõ nguồn trích dẫn trong danh mục tài liệu tham khảo

Một lần nữa tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên

Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài: 1

Mục đích của đề tài: 2

Phương pháp nghiên cứu: 2

Giới hạn của đề tài: 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT NỀN DỌC THEO CÁC TUYẾN ĐÊ: 3

1.1 Đặc điểm địa chất công trình ở Đồng bằng sông Cửu Long: 3

1.1.1 Tầng trầm tích Holoxen QIV được phân chia thành 3 bậc: 3

1.1.2 Tầng bồi tích cổ (trầm tích Pleixtoxen): 4

1.2 Đặc trưng cơ lý đất nền ở Đồng bằng sông Cửu Long: 4

1.2.1 Phân bố đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long: 4

1.2.2 Đặc trưng cơ lý đất yếu bão hòa nước ở Đồng bằng sông Cửu Long: 8

1.2.3 Đặc trưng cơ lý đất bùn ở Đồng bằng sông Cửu Long: .10

1.3 Đặc điểm đất nền dọc theo các tuyến đê ở một số khu vực tiêu biểu: 13

1.3.1 Các dạng nền chủ yếu: 13

1.3.2 Đặc điểm của đất nền tuyến đê khu vực Tân Phú Đông - Gò Công: .15

1.3.3 Đặc điểm đất nền tuyến đê khu vực Đồng Tháp Mười , Bạc Liêu: .18

1.4 Đặc điểm của vật liệu đất đắp đê trong điều kiện đất yếu ở ĐBSCL: .18

1.4.1 Các loại đất có thể dùng để đắp đê: .18

1.4.2 Khả năng đầm nén đất ở thân đê trong điều kiện ĐBSCL: .19

1.4.3 Phương pháp thi công đắp đê ở Đồng bằng sông Cửu Long: 20

1.5 Nhận xét chương 1: 24

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI VÀ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÊ Ở ĐBSCL 25

2.1 Tính sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê theo tải trọng an toàn: .25

2.1.1 Trường hợp tải trọng của đê phân bố theo dạng tam giác cân hoặc gắn với tam giác cân: .25

2.1.3 Trường hợp tải trọng của đê phân bố gần với dạng chữ nhật: .27

2.2 Tính sức chịu tải của nền đất yếu theo tải trọng giới hạn: .27

2.2.1 Phương pháp Jocghenxon: 31

2.2.2 Phương pháp Mandel và Salencon: 32

2.3 Tính toán ổn định mái dốc của nền sét yếu ở ĐBSCL: .33

2.3.1 Phương pháp mặt trượt trụ tròn của Fellenuis: .35

2.3.2 Phương pháp Bishop: 38

2.4 Cơ sở lý thuyết về tính ổn định và biến dạng đê bằng phần mềm phần tử hữu hạn Plaxis: 39

2.4.1 Mô hình phần tử FEM: .39

2.4.2 Lý thuyết biến dạng: 39

2.4.3 Lý thuyết cố kết: .41

2.4.4 Chọn lựa mô hình sử dụng trong Plaxis: .42

2.4.5 Tính toán các thông số sử dụng trong mô hình Mohr Coulomb: 43

2.5 Cơ sở lý thuyết tính ổn định và biến dạng của phần mềm Geo-slope: 48

2.5.1 Các mô đun trong Geo-slope: 48

2.5.2 Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định của đê đắp trong mô đun SLOPE/W 49

2.5.3 Cơ sở lý thuyết phân tích thấm trong môđun SEEP/W 54

2.6 Nhận xét chương 2: 56

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH ĐẮP ĐẤT NÂNG DẦN CHIỀU CAO ĐÊ THEO NHIỀU GIAI ĐOẠN TẠO ĐIỀU KIỆN CỐ KẾT TĂNG SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÊ: .57

3.1 Quá trình cố kết và ổn định đê đắp theo từng giai đoạn trên nền đất yếu: 57

3.2 Khó khăn trong phân tích quá trình cố kết của đê đắp: 59

3.3 Chọn sơ đồ thí nghiệm sức chống cắt của đất nền đê và đất đắp ở Đồng bằng sông Cửu Long: .61

3.4 Các bước thí nghiệm nén cố kết- cắt nhanh theo sơ đồ C-U với các mẫu đất có mức độ cố kết Ut khác nhau: .62

độ cố kết yêu cầu Ut: 63

3.5 Giải pháp phân đoạn đắp đê: .64

3.6 Trình tự tính toán chia đoạn đắp đê: .65

3.7 Nhận xét chương 3: 69

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ THI CÔNG ĐẮP PHÂN ĐOẠN THỜI GIAN VÀ MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM PLAXIS, GEO-SLOPE DỰA TRÊN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN BA TRỤC ĐỂ KIỂM CHỨNG VỚI MỘT CÔNG TRÌNH THỰC TẾ: .70

4.1 Giới thiệu công trình: 70

4.1.1 Đặc điểm quy mô thiết kế: .70

4.1.2 Tiêu chuẩn thiết kế: .70

4.1.3 Trường hợp tính kiểm tra ổn định: .71

4.1.4 Điều kiện địa chất công trình: .71

4.2 Tính toán phân đoạn đắp đê: .74

4.3 Biện pháp và trình tự thi công: .78

4.4 Mô phỏng bài toán bằng phần mềm Plaxis 2D: .79

4.4.1 Các thông số nhập vào mô hình trong Plaxis: .79

4.4.2 Mô phỏng trình tự thi công trong Plaxis: .84

4.4.3 Phân tích kết quả: 86

4.5 Phân tích ổn định và thấm bằng Geo-slope: .92

4.5.1 Kết quả tính ổn định mái dốc tuyến đê: .92

4.5.2 Tính toán ổn định thấm: 93

4.6 So sánh kết quả thực tế ở một số công trình cụ thể ở ĐBSC: 97

4.7 Nhận xét chương 4: 97

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: .98

Kết luận: 98

Kiến nghị: 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO: .99

Hình 1.2: Bản đồ hiện trạng các tuyến đê huyện Tân Phú Đông-Gò Công 15

Hình 1.3: Tuyến đê biển bị xâm thực hàng năm ở Tân Phú Đông-Gò Công 17

Hình 1.4: Tuyến đê cửa sông ở khu vực Tân Phú Đông-Gò Công 17

Hình 1.5: Đê bao Sa Rài-Đồng Tháp, vị trí K0+241-Tuyến đê 5 18

Hình 1.6: Thi công đê bằng xáng cạp 21

Hình 1.7: Thi công đê kết hợp với xáng cạp-Kobe 21

Hình 1.8: Thi công đê bằng xáng thổi 21

Hình 1.9: Phương pháp thi công đê bằng xáng cạp 22

Hình 1.10: Phương pháp thi công đê bằng xáng thổi 23

Hình 2.1: Sơ đồ xác định tải trọng an toàn 25

Hình 2.2: Tải trọng phân bố theo hình thang cân 26

Hình 2.3: Sơ đồ tải trọng giới hạn và các vùng cân bằng giới hạn 28

Hình 2.4: Sơ đồ các vùng cân bằng giới hạn và các mặt trượt theo lời giải của PRANDTL cho đất không trọng lượng 29

Hình 2.5: Sơ đồ các vùng cân bằng giới hạn theo các mặt trượt theo đề nghị của V.G.BEGEZANSEV cho đất có trọng lượng 30

Hình 2.6: Sơ đồ tính toán tải trọng giới hạn theo Jocghenxon 32

Hình 2.7: Sơ đồ phá hoại của nền đất có H < B theo Mandel-Salencon 32

Hình 2.8: Biểu đồ xác định hệ số sức chịu tải Nc theo Mandel-Salencon 33

Hình 2.9: Sơ đồ tính toán ổn định theo phương pháp mặt trượt Fellenuis 36

Hình 2.10: Các lực tác dụng lên các lăng thể phân tố 36

Hình 2.11: Xác định tâm trượt nguy hiểm nhất theo cung trượt tròn Fellenuis 38

Hình 2.12: Phương pháp cung trượt tròn Bishop 38

Hình 2.13: Mô hình Mohr Coulomb sử dụng trong Plaxis 42

Hình 2.14: Xác định H50 và t50 theo phương pháp Casagrande 44

Hình 2.15: Xác định Eo và E50 từ thí nghiệm ba trục thoát nước C-D 45

Hình 2.16: Xác định Eoed từ thí nghiệm nén cố kết 46

Hình 2.17: Xác định góc giãn nở  trong Mohr Coulomb 48

Hình 2.20: Lực tác dụng lên phân tố đất mặt trượt dạng gảy khúc 50

Hình 2.21: Mặt cắt ngang mái dốc 53

Hình 3.1: Đánh giá cung trượt phá hoại trong thí nghiệm đắp theo từng lớp 57

Hình 3.2: Ứng suất thay đổi trong suốt quá trình cố kết 58

Hình 3.3: Hiệu quả của việc tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng trong suốt quá trình cố kết nền đê đắp 58

Hình 3.4: Sự thay đổi chiều cao của nền đất, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư và hệ số an toàn theo thời gian 59

Hình 3.5: Sơ đồ phân đoạn đắp đê theo chiều cao 65

Hình 4.1: Bản đồ hiện trạng tuyến đê cửa sông huyện Tân Phú Đông-TG 70

Hình 4.2: Biểu đồ xác định H100 khu vực Tân Phú Đông-Tiền giang 75

Hình 4.3: Biểu đồ cố kết U theo thời gian t khu vực Tân Phú Đông-Tiền giang 76

Hình 4.4 Mặt cắt thiết kế đê hoàn chỉnh 78

Hình 4.5: Biểu đồ quan hệ P và chuyển vị dọc trục mẫu độ sâu 7,5-8,0 m 80

Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ P và chuyển vị dọc trục mẫu độ sâu 14,5-15,0 m 81

Hình 4.7: Mô hình bài toán mô phỏng khi có mực nước thường xuyên 85

Hình 4.8: Mô hình bài toán mô phỏng khi không có nước 85

Hình 4.9: Tổng chuyển vị của đất nền khi vừa thi công xong 86

Hình 4.10: Độ lún đất nền khi vừa thi công xong 86

Hình 4.11: Mặt cắt ngang độ lún của đất nền khi có mực nước thường xuyên 87

Hình 4.12: Mặt cắt ngang độ lún của đất nền khi không có nước 87

Hình 4.13: Biểu đồ độ lún đất nền theo thời gian phía hạ lưu 87

Hình 4.14: Biểu đồ độ lún đất nền theo thời gian giữa nền đê 88

Hình 4.15: Biểu đồ độ lún đất nền theo thời gian phía thượng lưu 88

Hình 4.16: Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư khi thi công xong 89

Hình 4.17: Biểu đồ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian phía hạ lưu 89

Hình 4.18: Biểu đồ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian tại giữa nền đê 90

Hình 4.19: Biểu đồ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian phía thượng lưu 90

Hình 4.22: Kết quả tính ổn định thấm đắp lần 2 tuyến đê cửa sông 92

Hình 4.23 Biểu đồ Gradient thấm qua đê đắp trên tuyến đê cửa sông 93

Hình 4.24: Kết quả tính ổn định đợt 1 khi có mực nước thường xuyên 94

Hình 4.25: Kết quả tính ổn định đợt 1 khi không có nước 95

Hình 4.26: Kết quả tính ổn định đợt 2 khi có mực nước thường xuyên 95

Hình 4.27: Kết quả tính ổn định đợt 2 khi không có nước 96

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Đặc trưng chống cắt của lớp sét hữu cơ theo sơ đồ U-U 9

Bảng 1.2: Đặc trưng chống cắt của lớp sét không hữu cơ theo sơ đồ U-U 9

Bảng 1.3: Đặc trưng cơ lý đất bùn ở một số tỉnh ĐBSCL theo sơ đồ U-U 10

Bảng 1.4: Đặc trưng sức chống cắt của các lớp bùn theo sơ đồ U-U 13

Bảng 1.5: Đặc trưng sức chống cắt của các lớp bùn theo sơ đồ C-U 13

Bảng 2.1: Bảng tra hệ số o theo w 26

Bảng 2.2: Bảng tra o phụ thuộc vào a/b và  26

Bảng 2.3: Bảng tra hệ số sức chịu tải theo  30

Bảng 2.4: Các mô hình vật liệu dùng trong Plaxis 43

Bảng 2.5: Các thông số mô hình dùng trong Plaxis 43

Bảng 4.1: Thống kê chỉ tiêu đặc trưng cơ lý đất nền tuyến đê cửa sông 72

Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm nén ba trục tuyến đê cửa sông 73

Bảng 4.3: Các đặc trưng cơ lý của đất nền 74

Bảng 4.4: Số liệu thí nghiệm nén lún mẫu 1 ở độ sâu 7,5-8,0 m 80

Bảng 4.5: Số liệu thí nghiệm nén lún ở độ sâu 14,5-15,0 m 81

Bảng 4.6: Các thông số địa chất nhập vào mô hình Mohr-Coulomb 83

Bảng 4.7: Trình tự các bước tính toán trong mô hình 84

Bảng 4.8: Sức chống cắt của các lớp đất khi đắp lớp 1 94

Bảng 4.9: Sức chống cắt của các lớp đất khi đắp lớp 2 sau khi cố kết 94

Bảng 4.10: Tổng hợp kết quả tính ổn định qua các trường hợp 96

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài:

- Đồng bằng sông Cửu Long là một vùng châu thổ rộng lớn, phì nhiêu có tiềm năng kinh tế trù phú, là vùng trọng điểm sản xuất nông nghiệp cho cả nước Địa hình Đồng bằng sông Cửu Long tương đối bằng phẳng, có nhiều kênh rạch và hàng năm chịu ảnh hưởng của nước lũ sông Mêkông Gần như toàn bộ diện tích Đồng bằng sông Cửu Long chịu ảnh hưởng mạnh của bán nhật triều biển Đông và nhật triều không đều ở phía Nam vịnh Thái lan Sự xâm nhập của thủy triều kéo theo sự xâm nhập mặn của nước biển vào nội đồng

- Trong những năm gần đây, lũ sông Mêkông liên tiếp gây nhiều thiệt hại đến

cơ sở vật chất, ảnh hưởng xấu đến đời sống sinh hoạt, sản xuất của nhân dân tại vùng ngập lũ Đồng bằng sông Cửu Long Để bảo vệ tính mạng và tài sản của nhân dân, hạn chế đến mức thấp nhất các thiệt hại do thiên tai gây ra, tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội một cách toàn diện, bảo vệ môi trường kết hợp với an ninh quốc phòng Có nhiều giải pháp được thực hiện như:

+ Khôi phục, nâng cấp các tuyến đê biển, đê cửa sông ở Đồng bằng sông Cửu Long

+ Xây dựng các cống đập nhằm mục đích ngăn nước mặn, giữ nước ngọt phục

vụ sản xuất nông nghiệp

+ Xây dựng các tuyến đê ngăn lũ

+ Xây dựng các tuyến đê bao chống lũ cho thị trấn, thị tứ, khu dân cư, đê bao chống lũ tháng 8 để bảo vệ mùa màng

+ Xây dựng các khu dân cư dạng tuyến cặp theo dọc bờ kênh, dạng cụm với đầy đủ hệ thống kỹ thuật hạ tầng như đường giao thông, hệ thống cấp thoát nước, trường học, bệnh viện

- Trong các dạng công trình kể trên phải sử dụng một khối lượng đất đắp rất lớn, đê ở Đồng bằng sông Cửu Long thường phải đắp qua những vùng đất mềm yếu Sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê có ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định của

đê Người ta thường dùng xáng cạp đào đất dọc theo tuyến đê đổ trực tiếp lên nền thiên nhiên, nếu yêu cầu đắp cao nền sẽ bị lún sụt xử lý nền theo các tuyến đê dài

thường rất tốn kém Do đó, tính toán ổn định và biện pháp thi công theo từng giai đoạn nhằm nâng cao sự ổn định của đê đắp là giải pháp hiệu quả và hợp lý trên nền đất yếu ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long

- Quá trình đắp đất nâng dần chiều cao đê theo nhiều giai đoạn tạo điều kiện

cố kết tăng sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê

- Tính toán ổn định đê đắp phân đoạn theo thời gian và mô phỏng trong phần mềm Plaxis, Geo-slope dựa trên kết quả thí nghiệm nén ba trục để kiểm chứng với công trình thực tế

Phương pháp nghiên cứu:

- Tổng hợp và phân tích kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm liên quan đến vấn đề đề cập

- Thu thập các tài liệu về điều kiện thi công thực tế, các số liệu trong hồ sơ khảo sát địa chất công trình ở khu vực và kết quả nén ba trục trong phòng thí nghiệm

- Trên cơ sở tổng hợp các phương pháp tính toán, thiết lập bài toán và dùng phần mềm Plaxis, Geo-slope để kiểm tra và so sánh với kết quả quan trắc ngoài thực tế

- Dựa trên kết quả đề ra các kiến nghị về giải pháp thi công hợp lý và hiệu quả

Giới hạn của đề tài:

- Đắp đê trên nền đất yếu trong điều kiện không sử dụng phương pháp gia cố nền và phương tiện giao thông khó khăn khi xây dựng công trình

- Chỉ phù hợp xây dựng công trình trong nền đất yếu ở ĐBSCL

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT NỀN DỌC THEO CÁC TUYẾN ĐÊ

1.1 Đặc điểm địa chất công trình ở Đồng bằng sông Cửu Long:

- Đồng Bằng Sông Cửu Long được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông, cùng với dòng chảy mang phù sa của các sông

ra biển (sông Cửu Long, sông Vàm Cỏ) Tầng đất sét chủ yếu là trầm tích châu thổ, trầm tích bờ, vũng vịnh được tạo thành từ niên kỷ thứ tư Có dạng bồn trũng theo hướng Đông Bắc-Tây Nam, trung tâm bồn trũng có thể là vùng kẹp giữa sông Tiền

và sông Hậu Vây quanh vùng trung tâm là các vùng cánh của bồn trũng và xa hơn

là các đới nâng cao của móng đá lộ ra ở Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh (miền Đông Nam Bộ) bên kia là núi đá ở Hà Tiên, An Giang, vịnh Thái Lan

- Địa hình có đặc điểm chung là bằng phẳng, cao độ 0,5-1,5m, hơi nghiêng ra biển với độ dốc không đáng kể Trầm tích Đồng Bằng Sông Cửu Long thuộc loại trầm tích trẻ, trong đó trầm tích Holoxen và trầm tích Pleixtoxen bao phủ hầu như khắp bề mặt đồng bằng với chiều dày tầng đất sét yếu từ vài mét đến vài chục mét

- Hiện nay hầu hết các công trình xây dựng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đều thuộc loại vừa và nhỏ do đó có tải trọng của các công trình truyền xuống đất nền đều tựa trên tầng trầm tích trẻ Holoxen Theo các kết quả khảo sát địa chất cho thấy lớp trầm tích trẻ Holoxen chứa chủ yếu là các dạng đất yếu như bùn sét, bùn á sét, bùn á cát, sét từ dẻo mềm đến chảy, đất than bùn Do đó, việc nghiên cứu sự phân

bố và đặc tính của lớp đất yếu này là cơ sở khoa học để có biện pháp xử lý gia cố nền hợp lý, phục vụ cho công tác xây dựng đạt hiệu quả cao

1.1.1 Tầng trầm tích Holoxen Q IV được phân chia thành 3 bậc:

- Bậc Holoxen dưới QIV1-2 gồm cát vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ, phủ trên tầng đất sét loang lỗ Pleixtoxen, chiều dày tới 12 m

- Bậc Holoxen giữa QIV2 gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng, chiều dày từ 10-70 m

- Bậc Holoxen trên QIV3 gồm các tầng trầm tích khác nhau về điều kiện tạo thành, thành phần vật chất, tuổi và điều kiện phân bố:

- Tầng trầm tích biển, sông biển hỗn hợp và sinh vật mQIV3, mabQIV3 gồm các hạt mịn, bùn sét hữu cơ

- Tầng trầm tích sinh vật, đầm lầy bamQIV3 gồm bùn sét hữu cơ, than bùn

- Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp sinh vật ambQIV3 gồm bùn sét hữu cơ

- Tầng bồi tích aQIV3 gồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc bùn sét hữu cơ

- Chiều dày tạo thành trầm tích Holoxen trên biến đổi từ 9-20 m Toàn bộ chiều dày trầm tích Holoxen đạt tới 100 m

1.1.2 Tầng bồi tích cổ Pleixtoxen:

- Miền châu thổ sông Cửu Long và các chi lưu của nó đã bồi đắp nên vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long phì nhiêu Tầng phù sa bồi tích ở đây gồm 5 tập hạt mịn xen kẻ với 3-5 tập hạt thô, mỗi tập tương ứng với Pleitoxen thượng, trung, hạ

- Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ 1-2 m đến chày dày 40-45 m, phân bổ theo chiều sâu nền đất yếu Các hạt thô được đặc trưng bởi chiều dày thay đổi từ 4-85 m

1.2 Đặc trưng cơ lý đất nền ở Đồng bằng sông Cửu Long:

1.2.1 Phân bố đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long:

Dựa vào đặc trưng thành phần thạch học, chiều dày của tầng đất yếu, tính chất địa chất công trình, địa chất thủy văn trong toàn vùng có thể chia làm 5 khu vực có hiện diện đất yếu như sau [2]:

a Khu vực I:

- Khu đất sét màu xám nâu, xám vàng (bmQIV) bao gồm các loại đất sét, á sét màu xám nâu, có chỗ đất mềm nằm gối lên trên trầm tích nén chặt QI-II có chiều dày không quá 5 m

- Khu vực này thuộc đồng bằng tích tụ, có chỗ trũng lầy nội địa, cao độ 1-3 m Nước dưới đất gặp ở độ sâu 1-5 m Nước ở đây có tính ăn mòn acid và ăn mòn Sulfat

- Khi xây dựng công trình ở vùng này, cần chú ý các hiện tượng địa cơ: lầy hóa, lún ướt công trình

b Khu vực II:

Bao gồm các loại đất yếu: bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (a, amQIV) xen kẹp với các lớp á cát

Hình 1.1: Bản đồ phân vùng đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long

- Lớp IIa:

+ Bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp, tựa lên trên nền sét chặt QI-III, chiều dày không quá 20 m Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao từ 1-1,5 m đến 3-4m Mực nước ngầm cách mặt đất 0,5-1 m, nước có hoạt tính

có khả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép

+ Khi thiết kế và thi công công trình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảng hưởng của các hiện tương: lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào long sông, lún ướt công trình

- Lớp IIb:

Khu vực này thường gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét, chúng phân

bố không đều hoặc xen kẹp, chiều dày tầng đất yếu có thể đạt tới 80 m

- Lớp IIc:

+ Trong thực tế xây dựng công trình gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp gối lên trên nền đất sét chặt QI-III chiều dày không quá 25 m Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao từ 1-1,5 m đến 3-4 m Mực nước ngầm cách mặt đất 0,5-1m, nước có hoạt tính có khả năng ăn mòn

bê tông và bê tông cốt thép

+ Khi thiết kế và thi công công trình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảnh hưởng của các hiện tượng: lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào lòng sông, lún ướt công trình

- Lớp IId:

Ở phân khu này thường gặp các dạng đất nền yếu như trường hợp các phân khu IIa, IIb, IIc đã nêu ở trên Bề dày tầng đất yếu nhỏ hơn 30m

c Khu vực III:

Đất nền trong khu vực này bao gồm các dạng như: cát hạt mịn, á cát, xen kẹp

ít bùn á sét, chúng được chia thành các phân khu như sau:

- Lớp IIIa:

Đất nền thường gặp ở đây chủ yếu là các loại á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (m, am, abmQIV), chúng nằm trực tiếp trên nền trầm tích nén chặt QI-III Chiều dày tầng trầm tích yếu ở đây không quá 60 m Địa hình ở khu vực này là đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độ cao từ 1-2 m đến 5-7 m Mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0,5-2 m, nước có tính ăn mòn Khi xây dựng công trình ở đây cần có các biện pháp hợp lý để phòng trách hiện tượng cát chảy và xói ngầm

- Lớp IVa:

+ Các loại đất thường gặp là: đất than bùn, sét, bùn á sét (mbQIV ), chúng thuộc tầng đất yếu Holoxen có chiều dày không quá 25 m, gối lên trên nền trầm tích chặt QI-III

+ Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ sinh vật biển có cao độ từ 1m đến 1,5 m

+ Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, nước có tính ăn mòn hoá học đối với kết cấu công trình Khi xây dựng công trình trên khu vực này cần chú ý giải quyết các ảnh hưởng lầy hóa đến chảy nhão của đất nền và hiện tương lún ướt công trình

- Lớp IVb:

+ Đất yếu ở đây bao gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét (abmQIV), thuộc tầng Holoxen, chiều dày của chúng không quá 50 m phủ trên tầng trầm tích QI-III và N2 + Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ trũng lầy, cửa sông bị luồn lạch chia cắt rất mãnh liệt Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, nước có hoạt tính ăn mòn cao Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ

và đáy sông, hiện tượng lầy hóa

e Khu vực V:

- Đất yếu khu vực này thường gặp là bùn á sét, bùn á cát ngập nước Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ, trũng lầy, dạng vịnh, cửa sông

- Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, chịu ảnh hưởng của chế độ thủy triều, nước có tính ăn mòn hóa học Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy sông, hiện tượng lầy hóa

1.2.2 Đặc trưng cơ lý đất yếu bão hòa nước ở Đồng bằng sông Cửu Long:

- Các lớp đất chính thường gặp là những loại đất sét hữu cơ và sét không hữu

cơ có trạng thái độ sệt khác nhau Ngoài ra còn gặp những lớp cát, sét bùn lẫn vỏ sò

và sạn Laterit, trong lớp đất sét còn gặp các vệt các mỏng

- Dựa vào kết quả khảo sát trong phạm vi độ sâu khoảng 30 m trở lại của những công trình thủy lợi thuộc tỉnh Long An, Tiền Giang, Cửu Long, Hậu Giang,

Cà Mau, Bạc Liêu, …có thể phân chia các lớp đất nền như sau [15]:

+ Lớp đất ở trên mặt: Dày vào khoảng 0,5-1,5 m, gồm những loại đất sét hạt bụi đến sét cát, có màu xám nhạt đến vàng xám Có nơi là bùn sét hữu cơ màu xám đen Lớp này có nơi nằm trên mực nước ngầm, có nơi nằm dưới mực nước ngầm + Lớp sét hữu cơ: Nằm dưới lớp mặt là lớp sét hữu cơ, có chiều dày thay đổi Lớp sét hữu cơ thường có màu xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt Ở các lớp gần mặt đất còn có những khối hữu cơ ở dạng than bùn Đất rất ẩm, thường quá bão hòa nước, các chỉ tiêu vật lý thay đổi trong phạm vi như sau:

+ Lớp sét hoàn toàn bão hòa nước: từ dẻo cứng đến dẻo chảy, chịu tải tốt

Bảng 1.1: Đặc trưng chống cắt của lớp sét hữu cơ theo sơ đồ U-U

Trạng thái của đất Dẻo

cứng

Dẻo mềm

Bảng 1.2: Đặc trưng chống cắt của lớp sét không hữu cơ theo sơ đồ U-U

1.2.3 Đặc trưng cơ lý đất bùn ở Đồng bằng sông Cửu Long:

- Theo tài liệu thống kê của Nguyễn Văn Thơ và Nguyễn Thanh đặc trưng cơ

lý đất bùn ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long theo sơ đồ U-U ở bảng (1.3):

Bảng 1.3: Đặc trưng cơ lý đất bùn ở một số tỉnh ĐBSCL theo sơ đồ U-U

Bùn á sét ambQIV

TT Long An Bến Tre An Giang

Bùn sét

ambQIV

Bùn á sét ambQIV

Bùn sét ambQIV

Bùn á sét ambQIV

Bùn sét ambQIV

TT Cửu Long Minh Hải Kiên Giang

Bùn sét ambQIV

Bùn á sét ambQIV

Bùn sét ambQIV

Bùn sét ambQIV

thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy biển, vũng vịnh, hồ hay các bãi bồi cửa sông Sức chống cắt bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn

- Theo tài liệu nghiên cứu khảo sát Nguyễn Văn Tài, sức chống cắt của bùn như số liệu đã cho trong bảng (1.4) và (1.5):

Bảng 1.4: Đặc trưng sức chống cắt của các lớp bùn theo sơ đồ U-U

Bảng 1.5: Đặc trưng sức chống cắt của các lớp bùn theo sơ đồ C-U

Các chỉ tiêu Tên đất

- Xét trong phạm vi độ sâu (5-7) m kể từ mặt đất (phạm vi chịu ảnh hưởng của tải trọng đê) đất nền thường gặp là các đất loại sét (sét, á sét, á cát) ở trạng thái dẻo

cứng, dẻo mềm, dẻo chảy, chảy và các loại bùn sét, bùn á sét, bùn á cát có chứa nhiều chất hữu cơ

- Theo thứ tự sắp xếp của các lớp đất khác nhau dưới đê, ta có thể chia nền đê thành những dạng chủ yếu sau đây [15]:

 Dạng 1b: Nền một lớp được cấu thành bởi loại đất dính (sét, á sét, á cát) ở trạng thái dẻo chảy, tức là đất có độ sệt B ≥ 0,75, và các dạng đất bùn (bùn á sét, bùn sét, bùn á cát) Nền đê có sức chịu tải yếu như mặt cắt địa chất công trình đê biển An Biên-An Minh-Kiên Giang tại cống kênh số 9 tại phạm vi độ sâu 13-14 m chỉ có lớp bùn sét màu xám nâu đen đến xám xanh

+ Dạng nền hai lớp:

Trong phạm vi độ sâu từ 5-7 m dưới đáy đê đất nền gồm có hai lớp, được cấu thành bởi đất nền dạng 1a và 1b Tùy theo chiều dày tương đối giữa hai lớp đất dạng 1a và dạng 1b, độ bền của đất nền đê dạng hai lớp biến đổi trong phạm vi đặc điểm của đất nền dạng 1a đến dạng 1b Đê được đắp trên nền dạng 1a và 2a sẽ thuận lợi hơn đắp trên nền dạng 1b và 2b Theo thứ tự xấp xếp giữa hai lớp dạng 1a và 1b

của đất nền được cải thiện tốt hơn Vì tuyến đê dài, nên trong cùng một tuyến đê có thể gặp đủ các dạng đất nền nói trên

 Ngoài đặc điểm đất có độ bền thấp, tùy theo từng vùng đất nền các tuyến đê còn có mức độ nhiễm phèn, nhiễm mặn khác nhau Đất dọc theo ven biển chủ yếu là đất mặn và nhiễm mặn Ở những vùng địa hình thấp thì gặp phải đất phèn hoặc phèn mặn

1.3.2 Đặc điểm đất nền dọc tuyến đê khu vực Tân Phú Đông-Gò Công:

a Các tuyến đê hiện trạng:

Hình 1.2: Bản đồ hiện trạng các tuyến đê huyện Tân Phú Đông-Gò Công

- Tuyến đê biển: Xuất phát từ bờ Đông rạch Bà Từ (K0) đi dọc theo bờ sông Cửa Tiểu vòng sang bờ biển và kết thúc tại bờ Đông rạch Bà Từ phía sông Cửa Đại (KF) Tổng chiều dài toàn tuyến L = 15.832m Trong đó:

+ Từ K0+000 đến K2+200, đoạn chuyển tiếp đê biển và đê sông

+ Từ K2+200 đến K12+400, đoạn trực diện với biển

+ Từ K12+400 đến KF (K15+832), đoạn chuyển tiếp đê biển và đê sông

- Tuyến đê cửa sông: Xuất phát từ bờ Tây rạch Bà Từ phía sông Cửa Tiểu (K0) đi về thượng lưu, vòng sang mũi cồn xã Tân Thới, dọc theo bờ tả sông Cửa Trung, qua Cống/đập Cửa Trung thượng, đi theo tuyến đường trục giữa cù lao về phía Đông rồi qua tuyến Cống/Đập Cửa Trung hạ, theo bờ tả sông Cửa Trung đến

bờ Tây rạch Bà Từ phía sông Cửa Đại (KF) và đoạn đê bờ Đông, bờ Tây chạy song song hai bờ rạch Bà Từ Tuyến đê cửa sông phân thành 5 đoạn, với tổng chiều dài toàn tuyến đê L = 68.817 m

b Đặc điểm địa chất:

- Tuyến đê nằm trong vùng có nền đất yếu, loại đất này có khả năng chịu tải nhỏ và tính biến dạng lớn chủ yếu là các loại đất dính mềm yếu và các loại bùn sét, bùn á sét, bùn á cát Ở điều kiện tự nhiên có hệ số thấm nhỏ, không thể cố kết nhanh được bao gồm các lớp sau [17]:

+ Lớp 1: Là lớp đất yếu thuộc trầm tích Holoxen hệ Đệ Tứ, đất lớp 1 là lớp bùn sét thuộc hệ thống trên (aIV2-3) có tính chất cơ lý khá đồng nhất nhưng sức chịu tải rất kém, tính nén lún cao, không thích hợp đặt móng xây dựng công trình

Vì thế khi thiết kế tuyến đê phải tính toán phòng trừ lún, các chỉ tiêu sức chống cắt của đất bằng thí nghiệm nén ba trục thích hợp trong trường hợp tính toán ổn định sau khi nền được cố kết

+ Lớp 2: Là lớp đất thuộc trầm tích cổ Pleitoxen, trong thiết kế công trình chịu tải trọng lớn, chịu lực ngang nên sử dụng cọc để truyền tải trọng công trình xuống lớp đất có khả năng chịu lực tốt hơn

- Qua kết quả khảo sát thí nghiệm các khu vực cho thấy chỉ tiêu cơ lý đất nền trong khu vực xây dựng là lớp đất yếu, khả năng chịu lực kém, thoát nước cố kết chậm, tính nén lún cao thuộc trầm tích Holoxen

- Nền đê truyền toàn bộ tải trọng xuống lớp đất này, vì thế trong quá trình xây dựng cần tính toán chia lớp đắp hợp lý để quá trình tăng tải phù hợp với khả năng

cố kết và sức chịu tải của đất nền

Hình 1.3: Tuyến đê biển bị xâm thực hàng năm ở Tân Phú Đông-Gò Công

Hình 1.4: Tuyến đê cửa sông ở khu vực Tân Phú Đông-Gò Công

1.3.3 Đặc điểm đất nền dọc tuyến đê khu vực Đồng Tháp Mười, Bạc Liêu [15]:

- Dọc theo tuyến đê khu vực Đồng Tháp Mười, thứ tự sắp xếp các lớp đất và

độ bền của chúng cũng thay đổi như tuyến đê ngăn lũ Tân Thành-Lò Gạch ở gặp các lớp đất sét dẻo cứng, nửa cứng có độ bền tương đối tốt: tt = 10-12o, ctt = 0,25-0,35 kG/cm2 Nhưng cũng gặp lớp sét yếu có tt = 5o, ctt = 0,11 kG/cm2

- Dọc theo tuyến đê biển Bạc Liêu gặp lớp sét chảy, bùn sét có tt = 2-3o, ctt = 0,07-0,09 kG/cm2

- Dọc theo tuyến đê biển Cà Mau, trên mặt gặp lớp sét mỏng độ 0,3 m ở trạng thái dẻo mềm, có tt = 7o, ctt = 0,15 kG/cm2 Nhưng dưới lớp sét dẻo mềm là lớp bùn sét khá dày (trên 5 m) có tt = 1-2o, ctt = 0,04-0,05 kG/cm2

Hình 1.5: Đê bao Sa Rài-Đồng Tháp, vị trí K0+241-Tuyến đê 5

1.4 Đặc điểm của vật liệu đất đắp đê trong điều kiện đất yếu ở ĐBSCL:

1.4.1 Các loại đất có thể dùng để đắp đê:

- Khối lượng đất dùng để đắp đê rất lớn Nếu lựa chọn đất tốt để đắp thì gặp phải vận chuyển xa rất tốn kém và không phù hợp với điều kiện giao thông ở ĐBSCL Mặt khác, nếu nền đê thuộc loại đất yếu, ta muốn dùng đất tốt để đắp ở thân đê cũng không thể thu hẹp diện tích tiết diện ngang của đê nhiều được Vì kích

thước đê có liên quan đến khả năng chịu tải của nền đất yếu Do vậy, điều kiện khả thi là sử dụng đất đắp tại chỗ để đắp đập, đắp đê

- Đặc điểm nổi bật của đất đắp trong vùng là đất có dung trọng thấp, dung trọng khô của đất ở trạng thái tự nhiên chỉ có độ chặt khoảng K = 0,7 so với dung trọng khô lớn nhất tiêu chuẩn Mặt khác đất đắp dọc theo tuyến đê đều có độ ẩm tự nhiên cao, các dạng khác nhau của đất nền có ảnh hưởng đến chất lượng khối đất đắp ở thân đê

- Đất nền thuộc dạng 1a, 2a thì thuận lợi cho việc thi công và nhiều khả năng nâng cao chất lượng khối đất đắp ở thân đê Nếu gặp đất nền thuộc dạng 1b, 2b thì việc đắp đê khó khăn hơn Vì đất khai thác lên rất ẩm, không thể dùng máy đầm có tải trọng lớn để đầm đất đạt dung trọng cao trên nền đất rất yếu Nói chung, đất dính khai thác dọc tuyến đê trừ các loại bùn đều có thể dùng để đắp đê

- Để công tác đắp đất được thuận lợi đạt độ chặt yêu cầu cần phải khai thác trước, phơi làm giảm độ ẩm của đất Trong thiết kế nếu có điều kiện đầm nén được, nên chọn dung trọng đất đắp có hệ số đầm chặt K = 0,9, tương ứng với dung trọng khô đất đắp c = 1,35(T/m3) Nếu đất đắp không thể phơi khô mà khai thác đắp ngay

để tránh các sự cố sạt lở mái đê nên phân giai đoạn đắp đê theo nhiều đợt để gia tăng độ cố kết, tăng sức chịu tải của đất nền

1.4.2 Khả năng đầm nén đất ở thân đê ở thân đê trong điều kiện ĐBSCL:

- Có một số nơi người ta dùng xáng ngoạm hoặc máy đào Kobe đào đất ngập trong nước để đắp các tuyến đê bao, không có đầm nén Thi công trong điều kiện như trên dung trọng khô (c) của đất đắp trong thân đê chỉ đạt được xấp xỉ dung trọng khô tự nhiên (ctn) của đất trong hố đào c = ctn. (1.1)

- Trong thực tế ở ĐBSCL có những đoạn đường, đê ngăn mặn, đê bao được đắp trên cạn có đầm nén đất theo từng lớp Đất đắp được lấy tại chỗ, thường có độ

ẩm lớn (W) lớn, vượt quá độ ẩm thích hợp khi đầm (W >> Won) Thiết bị đầm nén thường dùng máy đầm bánh xích hoặc máy đầm chân cừu có trọng lượng nhỏ để thích hợp với nền đất yếu Do vậy cần tiến hành thử nghiệm theo điều kiện tương tự như trên để xác định khả năng đầm chặt của đất phục vụ cho thiết kế và thi công đê

- Đối với các tuyến đê đắp trên cạn, có đầm nén trong điều kiện đất có độ ẩm cao, nên chọn hệ số đầm nén K = 0,90, tức là dung trọng khô (c) của khối đất đắp tính theo công thức: c = 0,9 cmax (1.2)

Trong đó: cmax: Dung trọng khô lớn nhất được xác định bằng thí nghiệm đầm nện Proctor với các loại đất dùng để đắp đê

- Vì tuyến đê chạy dài qua nhiều vùng có đất nền và đất đắp khác nhau, nên thí nghiệm đầm nện Proctor cần được thực hiện theo từng giai đoạn đê khác nhau có đất nền khác nhau

- Trong trường hợp tuyến đê phải đắp qua kênh rạch sâu, đất được đắp trực tiếp vào dòng nước, dung trọng khô của khối đất chỉ đạt dung trọng khô của khối đất ứng với trạng thái chảy

1.4.3 Phương pháp thi công đắp đê ở Đồng bằng sông Cửu Long:

a Đào kênh mới, sử dụng đất đào để đắp đê:

Dùng phương tiện thi công là xáng cạp, máy đào hoặc đào thủ công vận chuyển đất đắp đê

b Nạo vét và đào mở rộng các kênh để đắp đê:

- Đối với tuyến đê hẹp, cần đào mở rộng nhiều về phía gần đê thì đào phần mở rộng để lấy đất đắp đê trước, giữa kênh cũ và phần mới đào mở rộng chừa lại bờ đất không cho nước kênh chảy vào rãnh đào Sau đó đào mở rộng kết hợp nạo vét đê

- Nếu tuyến đê ở xa tuyến kênh, giữa đê và kênh có khoảng đất trống, thì nên đào bãi đất cạn đắp trước Sau đó nạo vét đào mở rộng kênh để đắp trả lại hố đào

- Trường hợp nạo vét và mở rộng hai bên kênh bằng xáng thổi, đất có dạng bùn Cần phải tập trung dung dịch đất-nước vào bể lắng, có biện pháp để thoát nước, đất cố kết rồi tiến hành đắp đê

c Đào đất ở các bãi vật liệu vận chuyển đến tuyến đê để đắp:

Thường dùng máy đào, gàu nghịch (có khi kết hợp cả thủ công) và ô tô tự đổ vận chuyển đất đến nơi để đắp Đất được san ủi và đầm nén theo từng lớp Vì đất có

độ ẩm tự nhiên lớn, nên không thể dùng máy đầm loại nặng Dung trọng của đất đầm nén không được lớn

VỊ TRÍ ĐÊ THEO THIẾT KẾ

ĐẤT ĐÀO CHUẨN BỊ ĐẮP XÁNG CẠP ĐÀO ĐẮT

VẬN CHUYỂN ĐẤT-ĐẮP ĐÊ

1:m

1:

ĐÀU ĐẤT ĐẮP ĐÊ

DÙNG MÁY ĐÀO KOBE VẬN CHUYỂN ĐẤT-ĐẮP ĐÊ

Hình 1.7: Thi cơng đê kết hợp với xáng cạp-Kobe

PHẠM VI BỂ LẮNG BÙN

Hình 1.8: Thi cơng đê bằng xáng thổi

a)

b)

Hình 1.9: Phương pháp thi công đê bằng xáng cạp

a)

b)

Hình 1.10: Phương pháp thi công đê bằng xáng thổi

- Đối với những tuyến đê không cao và cho phép thời gian kéo dài thì biện pháp chia chiều cao đê thành nhiều lớp và đắp nâng cao dần trong nhiều năm là hiệu quả và hợp lý

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI VÀ

ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÊ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

2.1 Tính sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê theo tải trọng an toàn:

Tải trọng an toàn qat là tải trọng ban đầu của đất nền Ứng với tải trọng này vùng phá hoại chỉ mới bắt đầu xuất hiện tại một nhân điểm trên trục đối xứng của tải trọng cách đáy đê ở một độ sâu z = 0,5b [11]

Hình 2.1: Sơ đồ xác định tải trọng an toàn

2.1.1 Trường hợp tải trọng của đê phân bố theo dạng tam giác cân hoặc gắn với tam giác cân:

o: Hệ số phụ thuộc vào góc ma sát, xác định theo bảng (2.1)

b: Nửa chiều rộng đáy đê

, Cw, w: Dung trọng, lực dính, góc ma sát của nền đất yếu

Bảng 2.1: Bảng tra hệ số o theo w

o: Hệ số phụ thuộc vào a/b và  cho ở bảng (2.2)

Hình 2.2: Tải trọng phân bố theo hình thang cân

Bảng 2.2: Bảng tra o phụ thuộc vào a/b và 

2.1.3 Trường hợp tải trọng của đê phân bố gần với dạng chữ nhật:

- qat có thể tính toán theo công thức O.K Frohlich, N.P Puzuervski (khi vùng phá hoại chỉ xuất hiện tại 2 điểm mép của diện chịu tải)

qtt: tải trọng tính toán thực tế của thân đê tác dụng lên nền đất yếu

- Theo tính chất của tải trọng an toàn thì hệ số ổn định trong trường hợp này

có thể lấy Kod = 1

- Biểu đồ phân bổ áp lực của thân đê lên mặt đất nền thường có dạng hình thang không cân Để đơn giản hơn trong tính toán người ta đưa biểu đồ lực về hình thang cân Trong một số trường hợp, nếu dạng hình thang gần với dạng tam giác thì

có thể đưa về dạng tam giác có diện tích tương đương và cùng đáy Nếu dạng hình thang gần với dạng phân bố hình chữ nhật (phân bố đều) thì có thể đưa về dạng hình chữ nhật với đáy là đường trung bình của hình thang cân

2.2 Tính sức chịu tải của nền đất yếu theo tải trọng giới hạn:

- Lý thuyết cân bằng giới hạn của đất đã được hình thành với mẫu đất xác định tải trọng giới hạn tác dụng lên đất nền hay còn gọi là khả năng chịu tải giới hạn của đất nền

- Phương pháp này xác định khả năng chịu lực giới hạn của nền đất, nghĩa là nếu ta tăng thêm tải trọng giới hạn một lượng là dù vô cùng nhỏ, đất sẽ bị phá hoại hoàn toàn và ngay tức khắc theo dạng trượt trồi [2]

Hình 2.3: Sơ đồ tải trọng giới hạn và các vùng cân bằng giới hạn

Vùng I: nén chặt, vùng II: biến dạng dẻo, vùng III: trượt bị động

+ Trong trường hợp bài toán phẳng, tải trọng tới hạn và mặt trượt trong đất nền được tìm từ hệ các phương trình sau đây:

+ Hệ phương trình vi phân cân bằng của một điểm phân tố đất tuân theo quy luật biến dạng tuyến tính được viết bởi F KETTER:

x z

xz x

xz z

sin)

cot.2(

4)(

xz x

z

(2.9)

+ Hệ phương trình trên đây được giải lần đầu tiên cho đất không trọng lượng ( =0) bởi PRANDTL Tải trọng giới hạn ứng với sơ đồ hình băng mềm khi có tải trọng hông q0 = h được xác định theo biểu thức:

sin1

sin1)cot