Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền móng các công trình nhà từ 3 đến 5 tầng trên nền đất yếu ven sông hậu thuộc khu vực tp cần thơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRƯƠNG PHÚC THỌ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN MÓNG CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ 3 ĐẾN 5 TẦNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC THÀNH PHỐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯƠNG PHÚC THỌ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN MÓNG CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ 3 ĐẾN 5 TẦNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU

VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ

Chuyên ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mã số ngành : 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 9 năm 2005

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: TRƯƠNG PHÚC THỌ PHÁI: NAM

NGÀY THÁNG NĂM SINH: 09-7-1977 NƠI SINH: CẦN THƠ

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ: 00903233

KHÓA: 14 (NĂM 2003 – 2005)

I/-TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN MÓNG CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ 3 ĐẾN

5 TẦNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ

II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1/-NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền móng các công trình nhà từ 3 đến 5 tầng trên đất yếu ven sông Hậu thuộc khu vực thành phố Cần Thơ

2/-NỘI DUNG:

PHẦN I: TỔNG QUAN

Chương 1: Tổng quan về công trình trên đất yếu ven sông Hậu thuộc khu vực TP Cần Thơ

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN

Chương 2: Nghiên cứu về đất yếu và đất yếu ven sông Hậu thuộc khu vực TP Cần Thơ

Chương 3: Cấu tạo các giải pháp gia cố nền móng và các giải pháp bảo vệ bờ

Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán về ổn định của nền móng và cọc bản bảo vệ bờ cho

công trình nhà từ 3 đến 5 tầng trong điều kiện nền đất yếu ven sông

Chương 5: Nghiên cứu giải pháp tính toán về biến dạng của nền móng và cọc bản bảo vệ bờ cho

công trình nhà từ 3 đến 5 tầng trong điều kiện nền đất yếu ven sông

Chương 6: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán cho công trình thực tế trong điều kiện nền

đất yếu ven sông Hậu thuộc khu vực Thành phố Cần Thơ

PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 7: Nhận xét, kết luận và kiến nghị

III/- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/01/2005

IV/- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/09/2005

V/- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

TS LÊ BÁ KHÁNH

CB HƯỚNG DẪN 1 CB HƯỚNG DẪN 2 CHỦ NHIỆM NGÀNH BM QL NGÀNH

GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS LÊ BÁ KHÁNH TS VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm 2005

PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

[ \ Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc GS.TSKH Lê Bá Lương đã tận tâm hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đở và động viên tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quí giá làm nền tảng cho việc nghiên cứu khoa học cũng như công tác thực tế sau này:

Û Giáo sư Tiến sĩ khoa học Lê Bá Lương

Û Tiến sĩ Lê Bá Khánh

Û Giáo sư Tiến sĩ khoa học Nguyễn Văn Thơ

Û Tiến sĩ Châu Ngọc Ẩn

Û Tiến sĩ Võ Phán

Û Tiến sĩ Lê Bá Vinh

Xin bày tỏ lòng biết ơn với lãnh đạo và tập thể thầy cô Phòng Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt khóa học tại trường

Xin bày tỏ lòng biết ơn Thạc sĩ Kiến trúc sư Trần Văn An, Viện trưởng, cùng với ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Viện Kiến Trúc Quy Hoạch TP Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian theo học cao học

Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn thông cảm và động viên trong suốt thời gian thực hiện luận văn

PROPOSAL

CanTho city is crossed by the Hau River, which has the length more than 70km and the averaged deepness almost 13m, it is also the most important water way

of MeKong Delta Therefore, it is very convenient to develop the industrial zones, tourist and residential areas along the river sides and these islets as like

as Khuong islet, Au islet, Son islet…However, the geological structure in these zones are very soft, flaccid and complicated; Moreover, It is often threatened the sustainability of riverside buildings because of occurring of flood and landslide every September and October annual Then, It is very necessary to research about selecting some suitable solutions and calculating stabled deformation for riverside building as like as the way how to protect the riverside, the logical distance from building to riverside

Therefore, the topic:“CASE STUDY of STABILITY AND DEFORMATION

OF FOUNDATIONS for THE 3-5rd FLOORS BUILDINGS ON THE SOFT and FLACCID SOIL ALONGS THE HAU RIVER, CANTHO CITY” will concentrate on studying about about soft and flaccid soil of Hau riverside, CanTho city, at the same time studying about logical solutions and method for calculating stability and deformation of foundations for the 3-5 floors buildings which locate on this zone Next, at once we will study about method for calculating stability and deformation of retaining wall which protects the riverside and buildings

TÓM TẮT LUẬN VĂN

[ \

Sông Hậu đoạn chảy qua Thành phố Cần Thơ dài hơn 70Km là tuyến giao thông đường thủy quan trọng, với độ sâu trung bình hơn 13m Do đó dọc theo bờ sông và các cồn trên sông Hậu như cồn Khương, cồn Ấu, cồn Sơn… rất thuận lợi để phát triển các khu công nghiệp, du lịch và dân cư Tuy nhiên, địa chất ở những khu vực này rất yếu và phức tạp, hơn nữa, hàng năm vào khoảng tháng 9 tháng 10 nước lũ về gây ngập úng và sạt lở bờ sông, đe dọa sự bền vững của các công trình ven sông Vì vậy, việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp nền móng hợp lý và tính toán ổn định biến dạng cho các công trình nhà ven sông cũng như hình thức kè bảo vệ bờ sông, khoảng cách hợp lý từ công trình đến bờ sông là rất cần thiết

Vì thế luận văn “NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN MÓNG CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ 3 ĐẾN 5 TẦNG TRÊN ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ” sẽ tập trung nghiên cứu về đặc điểm, tính chất của nền đất yếu ven sông Hậu thuộc khu vực TP Cần Thơ, đồng thờiø nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý và phương pháp tính toán ổn định và biến dạng của nền móng công trình nhà 3 đến 5 tầng ở khu vực này Bên cạnh đó cũng đồng thời nghiên cứu phương pháp tính toán ổn định và biến dạng của bờ kè bảo vệ bờ sông và công trình

MỤC LỤC

[ \ Nhiệm vụ luận văn Thạc sĩ

Tóm tắt luận văn

PHẦN A: NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

MỞ ĐẦU

PHẦN 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU VEN

SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC TP CẦN THƠ

1.1 Các sự cố điển hình của các công trình ven sông 4

1.2 Nghiên cứu tổng quan về các giải pháp nền móng áp dụng cho công

1.2.1 Giải pháp móng nông trên nền đất yếu được gia cố bằng cừ tràm 7

1.2.2 Giải pháp móng sâu: móng cọc BTCT tiết diện nhỏ 8

1.3 Nghiên cứu các dạng công trình tường chắn bảo vệ bờ sông và công

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU VÀ ĐẤT YẾU VEN SÔNG

HẬU THUỘC KHU VỰC TP CẦN THƠ

2.1 Khái niệm chung về đất yếu 12

2.1.4 Các đặc trưng cơ lý của đất sét yếu 14

2.2 Các đặc điểm cơ bản của đất yếu 14

2.2.1 Thành phần hạt và thành phần khoáng 14

2.3 Khái quát về đất yếu đồng bằng sông cửu long và đất yếu ven sông

Hậu thuộc khu vực Tp Cần Thơ 19

2.3.1 Đặc điểm địa chất công trình của khu vực đồng bằng sông Cửu

Long 19 2.3.2 Đặc trưng cơ lý của đất nền ở đồng bằng sông Cửu Long 22

2.3.3 Các đặc điểm cơ bản của đất yếu ven sông hậu thuộc khu vực Tp

Hậu thuộc Tp Cần Thơ 24

2.4.1 Cơ sở lý thuyết thống kê các chỉ tiêu cơ lý của đất nền 24

2.4.2 Thống kê các chỉ tiêu cơ lý của một số mặt cắt địa chất tiêu biểu

của nền đất yếu ven sông hậu thuộc khu vực Tp Cần Thơ 27

2.5 Nghiên cứu phương pháp xác định chỉ số nén c c và hệ số cố kết C v 30

2.5.2 Xác định chỉ số nén Cc 31

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO HỢP LÝ VỀ XỬ

LÝ NỀN MÓNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ CHO CÔNG

TRÌNH 3 – 5 TẦNG VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC TP CẦN

THƠ

3.1 Lựa chọn giải pháp nền móng cho công trình 3 đến 5 tầng trên đất

yếu ven sông hậu thuộc khu vực Tp Cần Thơ 36

3.1.1 Giải pháp vắt ép nước ra khỏi đất sử dụng các đường thoát nước

đứng chế tạo sẳn (bấc thấm) kết hợp với gia tải trước 36

3.1.2 Giải pháp cọc đất trộn vôi xi măng 37

3.1.3 Giải pháp gia cố nền đất yếu sử dụng cừ tràm 37

3.1.4 Giải pháp móng trên nền cọc btct tiết diện nhỏ 38

3.1.5 Phương án móng chọn cho công trình nhà 3 đến 5 tầng trên nền đất

yếu ven sông hậu thuộc khu vực Thành phố Cần Thơ 39

3.2 Cấu tạo các giải pháp móng chọn 39

3.2.1 Cấu tạo giải pháp gia nền đất yếu cho công trình nhà đến 3 tầng

3.2.2 Cấu tạo phương án xử lý nền đất yếu dưới công trình nhà đến 5

tầng bằng giải pháp cọc btct tiết diện nhỏ (b<35cm) 42

3.3 Lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ sông 51

3.3.3 Cấu tạo các giải pháp kè bảo vệ bờ chọn cho công trình nhà 3 đến

5 tầng trên nền đất yếu ven sông hậu thuộc khu vực thành phố Cần

Thơ 54

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN MÓNG

VÀ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ 3 ĐẾN 5

TẦNG TRÊN ĐẤT YẾU VEN SÔNG

4.1 Tính toán sức chịu tải của nền đất bên dưới công trình nhà 3 đến 5

tầng 57

4.1.1 Phương pháp tính toán dựa trên mức độ phát triển của vùng biến

4.1.2 Phương pháp dựa trên giả thuyết cân bằng giới hạn điểm 58

4.1.3 Công thức sức chịu tải có xét đến ảnh hưởng của dạng móng, chiều

sâu chôn móng và độ nghiêng của tải tác động 59

4.2 Tính toán ổn định của móng trên nền gia cố cừ tràm 62

4.2.1 Xác định phạm vi nén chặt đất yếu của một cừ tràm 62

4.2.2 Xác định số lượng cừ tràm trong trường hợp nền đất yếu có hệ số

thấm lớn K>0.1 10 × − 6 ÷ 9.9 10 × − 6 cm/s 62

4.2.3 Xác định số lượng cừ tràm trong trường hợp nền đất yếu có hệ số

thấm beÙ K<0.1 10 × − 7 ÷ 9.9 10 × − 7 cm/s 64

4.2.4 Tính toán móng trên nền gia cố cừ tràm 66

4.3 Giải pháp móng cọc 68

4.3.1 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu 68

4.3.2 Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất

4.3.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

4.3.4 Tính toán độ lún của móng cọc theo tcvn 205:1998 70

4.4 Áp lực đất lên tường chắn 71

4.4.4 Áp lực ngang tác dụng lên tường chắn do tải trọng phụ (công trình

4.5 Nghiên cứu tính toán các pp tính toán ổn định tường cọc bản 77

4.5.1 Tính toán tường cọc bản có neo theo phương hướng giải tích dựa

4.5.2 Các giải pháp giải tích tính neo cho tường cọc bản theo phương

4.5.3 Nghiên cứu đánh giá ổn định tổng thể cho cả hệ gồm tường cọc bản

và khối đất sau lưng tường (có công trình 3 đến 5 tầng) 88

CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN

MÓNG VÀ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ BỜ CHO CÔNG TRÌNH NHÀ

TỪ 3 ĐẾN 5 TẦNG TRÊN ĐẤT YẾU VEN SÔNG

5.1 Nghiên cứu tính toán biến dạng theo phương đứng của nhà 3 đến 5

tầng trên đất yếu 94

5.1.1 Độ lún theo phương đứng do hiện tượng cố kết thứ 1 94

5.1.2 Độ lún không thoát nước hay độ lún tức thời do biến dạng đàn hồi 97

5.1.3 Độ lún theo phương đứng do hiện tượng cố kết thứ 2 (từ biến) do

5.1.4 Độ lún theo phương đứng do hiện tượng từ biến do ứng suất cắt τ

5.2 Nghiên cứu tính toán biến dạng theo phương ngang của nhà 3-5 tầng

trên đất yếu 108

– độ chặt của đất nền 108

CHƯƠNG 6: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH THỰC

TẾ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC TP

CẦN THƠ

6.1 Địa chất công trình 112

6.2 Cấu tạo 113

6.2.2 Giải pháp nền móng cho công trình 113

6.2.3 Cấu tạo giải pháp bờ kè bảo vệ cho công trình 114

6.3 Tính toán nền gia cố cừ tràm dưới móng công trình 115

6.3.1 Tính toán khả năng chịu tải nền đất yếu được gia cố bằng cừ tràm

6.3.2 Tính toán biến dạng từ biến do ứng suất pháp tuến σ và do ứng

6.4 Tính toán tường cọc bản bảo vệ bờ theo lý thuyết Coulomb 129

6.4.1 Vẽ biểu đồ các áp lực ngang tác dụng lên tường 129

6.4.3 Xác định momen cực đại và kích thước cọc bản 137

6.4.5 So sánh kết quả tính toán với chương trình Prosheet 138

6.4.6 Xác định khoảng cách hợp lý từ công trình đến bờ kè 144

6.4.7 Sử dụng chương trình Geo-Slope/w để kiểm tra hệ số ổn định tổng

thể của cả hệ thống gồm cọc bản và công trình 144

PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG 7: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

7.1 Các nhận xét và kết luận 146

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:

Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm Đồng bằng sông Cửu Long, phía Tây sông Hậu, phía Bắc giáp An Giang, phía Nam giáp Hậu Giang, phía Tây giáp Kiên Giang, phía Đông giáp Vĩnh Long và Đồng Tháp TP Cần Thơ nằm bên bờ sông Hậu, một bộ phận của sông Mê-kông chảy qua 6 quốc gia, đặc biệt là phần trung và hạ lưu chảy qua Lào, Thái Lan và Cam-pu-chia Các tàu có tải trọng lớn (trên 1.000 tấn) có thể đi các nước và đến TP Cần Thơ dễ dàng

Ngoài ra, tuyến Cần Thơ – Xà No – Cái Tư, là cầu nối quan trọng giữa TP.Hồ Chí Minh, tỉnh Hậu Giang và Cà Mau Với các điều kiện thuận lợi như vậy và các cơ sở hạ tầng hiện có TP.Cần Thơ được quy họach thành trung tâm động lực phát triển của vùng Tây Nam Bộ

Sông Hậu đoạn chảy qua Thành phố Cần Thơ dài hơn 70Km là tuyến giao thông đường thủy quan trọng, với độ sâu trung bình hơn 13m Cần Thơ có hai cảng lớn trên sông Hậu là cảng Cần Thơ và cảng Cái Cui Do đó dọc theo bờ sông và các cồn trên sông Hậu như cồn Khương, cồn Ấu, cồn Sơn… rất thuận lợi để phát triển các khu công nghiệp, du lịch và dân cư Tuy nhiên hằng năm vào mùa lũ, khoảng tháng 9 tháng 10, các vùng phía Bắc và đông Bắc (tiếp giáp với Đồng Tháp và An Giang) bị ngập úng với độ sâu trên dưới 1m Nước lũ còn làm sạt lở bờ sông, đe dọa sự bền vững của các công trình ven sông Hư hỏng, sạt lở bờ sông thực sự là một trở ngại lớn cho việc phát triển của Thành phố Cần Thơ nói riêng và cả Đồng bằng sông Cửu Long nói chung Hơn nữa, đất ở các khu vực ven sông Hậu là đất rất yếu với chiều dày lớp bùn sét lớn (40-50m) nên các công trình xây dựng ở khu vực này phải rất chú trọng đến vấn đề nền móng, kinh phí cho việc xử lý nền móng chiếm tỷ trọng khá cao trong toàn bộ kinh phí của công trình (30% đến 40%)

Do đó, trong phạm vi đề tài “Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền móng các công trình nhà từ 3 đến 5 tầng trên nền đất yếu ven sông Hậu thuộc khu vực thành phố Cần Thơ” là một nhu cầu bức thiết xuất phát từ thực tế

nhằm giải quyết việc xây dựng các công trình ở ven sông Hậu phục vụ cho mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội của TP Cần Thơ Đây là một bài toán thực tế cần được nghiên cứu để có thể giải quyết vấn đề kinh tế, mỹ thuật, chất lượng của các công trình ven sông Hơn nữa, do chiều dày tầng đất yếu quá lớn, nên đối với các công trình tải trọng nhỏ và vừa việc sử dụng giải pháp móng cọc đôi khi là không hợp lý do kinh phí cao mà sức chịu tải lại nhỏ và khi bờ sông bị sụp lở, áp lực đất tác dụng lên các cọc có thể làm ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình Nhưng nếu sử dụng các giải pháp móng nông kết hợp

với các biện pháp gia cố nền đất thì vấn đề ổn định và biến dạng của nền và móng là vấn đề cần quan tâm đặc biệt và vẫn chưa đựơc nghiên cứu đầy đủ Vì vậy các vấn đề mà đề tài sẽ tập trung nghiên cứu là ổn định và biến dạng của nền móng các công trình nhà 3 đến 5 tầng khi xây dựng trên nền đất yếu ven sông Hậu và biện pháp bảo vệ bờ bờ sông dưới ảnh hưởng của tải trọng công trình

2 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI:

-Do chiều dài sông Hậu đoạn chảy qua TP Cần Thơ là hơn 70km nên chỉ đặc biệt nghiên cứu những đặc tính địa chất mang tính đặc trưng của khu vực -Nghiên cứu về ổn định và biến dạng của nền móng Phạm vi ảnh hưởng của các công trình đến bờ sông

-Nghiên cứu biện pháp bảo vệ bờ bằng tường cọc bản, các dạng tường chắn khác chỉ nghiên cứu cấu tạo

-Chưa xét đến ảnh hưởng của tải trọng động tác dụng lên công trình và cọc bản

3 PHƯƠNG HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI:

• Nghiên cứu về ổn định của nền móng các công trình trên đất yếu ven sông

• Nghiên cứu về biến dạng của nền móng các công trình trên đất yếu ven sông

• Nghiên cứu phạm vi ảnh hưởng của công trình đến bờ sông

• Nghiên cứu cấu tạo, ổn định và biến dạng của giải pháp bảo vệ bờ bằng

hệ tường cọc bản

Hình 1-1: Hư hỏng bờ kè chợ Phụng Hiệp

-Khu vực bến phà Hậu Giang, bến Cái Vồn:

Bờ sông bị sạt lở nghiêm trọng do dòng chảy mạnh tạo ra các xoáy ngầm Nhiều giải pháp bờ kè khác nhau đã được sử dụng như tường trọng lực, bán trọng lực, cọc cừ thép không neo… nhưng đều bị hư hỏng

đe dọa sự an toàn của bến phà và công trình bên trong Hiện nay phải sử dụng tường cọc bản thép có neo để bảo vệ bờ và các công trình bên trong

Hình 1-2: Tường cọc bản thép bảo vệ bến phà Hậu Giang

-Cồn Khương, cồn Ấu, cồn Sơn trên sông Hậu, TP Cần Thơ:

Sạt lở nghiêm trọng do lũ và do ảnh hưởng bởi sự thay đổi dòng chảy

do hiện tượng khai thác cát quá mức gây ra Các giải pháp bờ kè trọng lực và bán trọng lực đã được sử dụng nhưng đều thất bại Nguyên do là dòng chảy xiết của nước đã tạo thành các xói ngầm làm sụp lở bờ sông

và làm mất ổn định các hình thức bờ kè trọng lực và bán trọng lực đã sử dụng Đây là các khu qui họach mới của Thành phố Cần Thơ, vì vậy nếu không có giải pháp bảo vệ bờ sông thích hợp thì tình hình sạt lở có thể

đe dọa các công trình dự kiến sẽ được xây dựng theo qui họach

1.2 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH VEN SÔNG

Hình 1-3: Bản đồ khu trung tâm Tp Cần Thơ

Dọc theo sông Hậu thuộc khu vực Thành phố Cần Thơ là các công trình nhà ở, kho xăng dầu, nhà máy chế biến lương thực, kho lúa gạo… Trong đó các công trình nhà thường có qui mô từ 3 đến 5 tầng như các dãy phố liên

kế, các dãy biệt thự dọc theo bờ rạch Khai Luông, cồn Khương, trường năng khiếu nghiệp vụ TDTD Tp Cần Thơ, Nhà nghỉ Công đoàn Tp Cần Thơ… trên cồn Cái khế dọc theo sông Hậu

Đối với các công trình xây dựng ven sông mà vùng hoạt động về ứng suất hoặc biến dạng lớn hơn khoảng cách từ công trình đến bờ sông thì nền đất phải được coi là nền bán không gian hữu hạn với giới hạn là mái dốc của bờ sông

Do đặc điểm nền đất yếu ven sông nên trong nền đất thường xuất hiện nước ngầm có áp nên không thể áp dụng các giải pháp giếng cát kết hợp với gia tải trước, giải pháp đệm cát, cọc cát để gia cố nền đất yếu trước khi đặt móng công trình Vì vậy, các giải pháp nền và móng thường được sử dụng là

móng nông trên nền gia cố cừ tràm và móng trên nền cọc BTCT tiết diện nhỏ

BẰNG CỪ TRÀM

a/- Tác dụng của cừ tràm trong đất sét yếu:

-Làm cho đất yếu bị nén chặt với mức độ nhất định

-Khả năng bám dính của đất sét yếu vào xung quanh cừ tràm

-Chống chuyển dịch ngang của đất sét yếu

b/- Phạm vi áp dụng:

Với địa chất ven sông Hậu thuộc khu vực Tp Cần Thơ thường có lớp đất yếu có chiều dày >20m nên cừ tràm sử dụng ở đây sẽ treo trong đất yếu Vì thế đặt móng trên nền đất yếu gia cố bằng cừ tràm chỉ có thể chịu được tải trọng công trình nhà đến 3 tầng khi sử dụng móng băng và 4 tầng khi sử dụng móng bè

c/- Ưu điểm:

-Thi công đơn giản

-Giá thành thấp

d/-Nhược điểm:

-Độ lún lớn và nhiều khả năng xảy ra lún lệnh nếu phân phối ứng suất đáy móng không hợp lý dẫn đến nhiều sự cố cho công trình như nghiêng, nút nẻ…

-Khi lún thường gây ảnh hưởng đến các công trình lân cận

a/-Tác dụng:

Truyền tải trọng công trình xuống các lớp đất tốt sâu bên dưới thông qua sức chống ở mũi và mà sát của đất ở xung quanh cọc

b/-Phạm vi áp dụng:

Móng cọc BTCT tiết diện nhỏ thường được áp dụng khi các giải pháp móng nông không còn thích hợp cho công trình, hoặc do tải trọng quá lớn hoặc do lớp đất yếu bên trên quá yếu Các công trình nhà từ 4 đến 5 tầng thường phải sử dụng giải pháp móng cọc

c/-Ưu điểm:

-Không chỉ có khả năng khắc phục hoặc hạn chế được biến dạng lún có trị số quá lớn hoặc biến dạng không đồng đều của nền đất mà còn có thể đảm bảo ổn định cho công trình khi chịu tải trọng ngang

-Giảm bớt khối lượng vật liệu xây móng, khối lượng đất cần đào đắp -Không phụ thuộc vào thời tiết, có thể cơ giới hóa trong chế tạo và thi công cọc, đẩy nhanh tiến độ thi công

d/-Nhược điểm:

Do tầng đất yếu dày nên phải sử dụng cọc dài, có tiết diện lớn mà sức chịu tải lại không được cao nên phải sử dụng nhiều cọc, dẫn

đến giá thành cao

1.3 NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG CÔNG TRÌNH TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ BỜ SÔNG VÀ CÔNG TRÌNH VEN SÔNG

1.3.1 TƯỜNG TRỌNG LỰC:

a/-Tác dụng:

Tường trọng lực dựa vào trọng lượng bản thân tường để tạo ra sự ổn định cho tường và đất sau lưng tường Áp lực ngang của đất và nước cũng như tải trọng của công trình sau lưng tường được cân bằng bởi tải trọng này

b/-Phân loại:

Tường trọng lực thường được làm bằng khối bê tông (lắp ghép hoặc đổ tại chỗ), đá hộc, gạch hoặc rọ đá xếp chồng và liên kết với nhau

-Cũng vì trọng lượng lớn nên thường chỉ đặt nông và có chiều cao hạn chế

-Khả năng chống xói lở kém, hầu như chỉ có tác dụng chống xói mòn

mặt bên do sóng và dòng chảy

1.3.2 TƯỜNG BÁN TRỌNG LỰC:

- Trong điều kiện nền đất yếu không thể xây dựng các tường chắn trọng lực có chiều cao cần thiết thì có thể sử dụng tường bán trọng lực để bảo vệ bờ sông và công trình

- Tường bán trọng lực là sự kết hợp giữa tường BTCT và bản thân đất sau lưng tường để tiết kiệm khối lượng bê tông và làm tăng khả năng chống cắt và chống lật cho tường bằng cách cấu tạo các sườn

hoặc gia cường thêm cốt thép ở những vị trí chịu kéo

1.3.3 TƯỜNG CỌC BẢN:

a/-Tác dụng:

Do có chiều dài lớn, cắm sâu vào nền đất, tường cọc bản có khả năng chịu được tải trọng ngang lớn, chống xói lở bờ sông và ngay cả chống xói lở ở đáy sông Thường được sử dụng để bảo vệ các công trình quan trọng, cac khu thương mại, dân cư đông đúc

b/-Phân loại theo vật việu:

-Tường cọc bản bằng thép

-Tường cọc bản bằng BTCT

c/-Phân loại theo hình thức neo:

-Hệ tường cọc bản có neo

-Hệ tường cọc bản không có neo

d/-Nhược điểm:

Giá thành cao, đòi hỏi thiết bị thi công phức tạp và kỹ thuật thi công cao

CHƯƠNG 2:

NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU VÀ ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU CỰC TP CẦN THƠ

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẤT YẾU

2.1.1 ĐỊNH NGHĨA ĐẤT YẾU

Đất yếu là các loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0.5kg/cm2 đến 1.0kg/cm2), có tính nén lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng e lớn (e>1), mođun biến dạng thấp (Eo<5kg/cm2), lực chống cắt nhỏ… Nếu không có các biện pháp gia cố, xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được

Xét theo nguồn gốc thì đất yếu có thể được thành tạo trong điều kiện lục địa, vũng vịnh hoặc biển

™ Đất yếu có nguồn gốc lục địa: Có thể là tàn tích, sườn tích, bồi tích do do gió, nước, do lũ bùn đá, do con người gây ra…

™ Đất yếu có nguồn gốc vũng vịnh: Có thể thành tạo ở cửa sông, tam giác châu thổ hoặc vịnh biển

™ Đất yếu có nguồn gốc biển: Có thể thành tạo ở khu vực nước nông, thềm lục địa hoặc khu vực biển sâu

2.1.2 PHÂN LOẠI ĐẤT YẾU

Tùy theo thành phần vật chất, phương pháp và điều kiện hình thành, vị trí trong không gian, điều kiện địa lý, khí hậu… mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau:

™ Các loại đất dính (á cát, á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các giai đọan đầu của quá trình hình thành đá sét Đây chính là dạng đất yếu phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long

™ Các loại cát hạt mịn, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước

™ Các loại đất bùn, than bùn, các loại trầm tích bị mùn hóa, than mùn hóa…

™ Các loại đất có tính lún ướt như đất đỏ bazan, có hệ số rỗng lớn, khi chuyển từ trạng thái khô sang trạng thái bão hòa nước sức chống cắt giảm nhỏ đi rất nhiều

™ Các loại trầm tích aluvi, đất tàn tích, sườn tàn tích có nguồn gốc từ đá granite, cát bột kết, sét kết… có hàm lượng khoáng vật Montmorinolite cao nên dễ bị trương nở khi thấm nước (sự tăng thể tích trong quá trình ướt nước)

2.1.3 PHÂN BỐ ĐẤT YẾU

™ Các sản phẩm do phân hóa đá gốc, đất các loại ở đầu nguồn được nước suối, sông ngòi vận chuyển và trầm tích lại thành đất yếu, nên dọc theo các dòng sông lớn, đặc biệt vùng châu thổ và cửa biển thường có các vĩa đất yếu có chiều dày tăng dần theo hướng

ra cửa biển, cửa sông

™ Vùng châu thổ các sông là môi trường trầm tích mạnh, đồng bộ nên đã hình thành nhiều vĩa đất sét mềm yếu, đây chính là các loại đất yếu tiêu biểu ở Đồng bằng sông Cửu Long

2.1.4 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT YẾU

™ Tên thường gặp của đất sét yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long: Bùn sét lẫn hữu cơ, có xác xây mục, màu xanh đen, trạng thái nhão

™ Các đặc trưng vật lý cơ bản:

• Độ ẩm thiên nhiên: W=60% – 80%

• Hệ số rỗng thiên nhiên: e=1.4 – 2.2

• Dung trọng thiên nhiên: γw=1.5 – 1.6kg/cm3

™ Các đặc trưng cơ học:

• Lực dính: c=0.05 – 0.06kg/cm2

• Gón ma sát trong: ϕ=4o – 5o

• Môđun tổng biến dạng: Eo=4 – 7kg/cm2

2.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU

2.2.1 THÀNH PHẦN HẠT VÀ THÀNH PHẦN KHOÁNG:

ƒ Đất sét yếu được cấu tạo bởi hai thành phần hạt chủ yếu: hạt rắn thô (có kích thước hạt d>0,005mm) và hạt sét (có kích thước hạt d<0.005mm) được hình thành trong quá trình phong hóa Trong thành phần hạt sét chiếm tỷ lệ lớn

ƒ Đất sét yếu được cấu tạo bởi 3 khoáng chính là: Kaolinite, Montmorillonite và Illite Trong đó thành phần Montmorillonite là thành phần khoáng có ảnh hưởng lớn nhất đến tính chất cơ lý của đất sét yếu Thành phần khoáng này có hoạt tính bề mặt rất mạnh do tổng diện tích mặt ngoài trên một đơn vị thể tích là rất lớn dẫn đến trường lực hút tĩnh điện rất mạnh làm cho đất sét yếu có khả năng mang tải nhỏ và có tính biến dạng lớn, nhất là biến dạng theo thời gian

ƒ Thành phần khoáng của đất một số khu vực thuộc đồng bằng sông Cửu Long: [3]

Hàm lượng Khu vực

2.2.2 NƯỚC TRONG ĐẤT

Nước trong đất bao gồm 2 loại chính: Nước liên kết và nước tự do Hai loại này có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất cơ lý của đất, đến khả năng mang tải và đặc tính biến dạng của đất.[7]

ƒ Nước liên kết: Gồm nước hấp thụ và màng nước liên kết Nước liên kết được phân gồm nước liên kết chặt và nước liên kết rời Đây chính là nhân tố hình thành biến dạng từ biến của đất

ƒ Nước tự do: gồm nước tự do và nước trọng lực và nước mao dẫn Nước tự

do nằêm xa hạt rắn và chỉ chịu tác dụng của trọng trường Áp lực nước tự

do trong đất chính là là áp lực nước lỗ rỗng u Nước tự do cũng chính là thành phần có ảnh hưởng rất lớn đến tính biến dạng lún và khả năng chịu tải của đất sét yếu

2.2.3 TÍNH DẺO

Tính dẻo là một trong những đặc điểm quan trọng của đất sét Độ dẻo

của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Mức độ phân tán, thành phần khoáng,

hàm lượng và tính chất hóa học của các loại nước trong đất Để xét tính dẻo

của đất sét người ta dựa vào giới hạn Atterberg

Chỉ số dẻo: I p =W L−W p

Ngoài ra, Skemton cũng đề nghị dùng chỉ số hoạt tính keo (Ak) để biểu

diễn mối quan hệ giữa thành phần tính chất hóa keo với độ dẻo của đất sét

W L : Giới hạn chảy

W p : Giới hạn dẻo

M c : Hàm lượng hạt sét

I p : Chỉ số dẻo

Khi đó,

Nếu A k > 1.25 : Đất sét có hoạt tính keo cao

Nếu 1.25 <A k < 1.25 : Đất sét có hoạt tính keo vừa

Nếu A k < 0.75 : Đất sét có hoạt tính keo thấp

Qua các nghiên cứu đất yếu khu vực đồng bằng sông Cửu Long cho ta thấy

chỉ số A k ở một số khu vực là khá cao.[3]

Loại đất Khu vực

2.2.4 ĐỘ BỀN KẾT CẤU

Đối với đất sét yếu, độ bền bản thân các hạt lớn hơn nhiều so với độ bền cấu trúc giữa các hạt sét với nhau nên độ bền của đất sét phụ thuộc nhiều vào độ bền cấu trúc của đất Độ bền cấu trúc của đất sét có tính chất phân tử và thuộc loại ngưng keo xúc biến Nếu có tải trọng ngoài tác dụng nhỏ hơn độ bền cấu trúc thì đất có biến dạng nhỏ có thể bỏ qua Độ bền cấu trúc của đất sét yếu thường rất nhỏ, khoảng (0.2-0.3) kg/cm2

2.2.5 BIẾN DẠNG

Do sự hình thành cấu trúc của đất sét nên đất sét thường có trạng thái chưa nén chặt Do đó, khi bảo hoà mước và chịu tác dụng của tải trọng ngoài thì áp lực nước lổ rổng rất lớn và tồn tại rất lâu do sự thoát nước ra khỏi đất sét rất hạn chế Tính chất biến dạng của đất sét do bản chất mối liên kết giữa các hạt và tính chất của các loại nước trong hạt đất quyết định Biến dạng của đất sét bao gồm 2 loại:

ƒ Biến dạng cấu trúc: Là loại biến dạng không hồi phục do sự phá hủy các liên kết cứng giữa các hạt sét dẫn đến sự trượt tương đối giữa các hạt và tăng mật độ các yếu tố cấu trúc trong một đơn vị thể tích

ƒ Biến dạng cấu trúc hấp phụ: Do sự hồi phục màng nước liên kết xung quanh các hạt sét, các bọt khí và các chất khí hòa tan trong nước Biến dạng này xảy ra rất chậm và có tính lưu truyền theo thời gian 2.2.6 SỨC CHỐNG CẮT

Sức chống cắt của đất sét phụ thuộc vào độ ẩm, độ chặt của đất Theo giáo sư N.N Maslov, lực dính của đất sét bao gồm lực dính mềm w (khi bị phá hoại có thể hồi phục) và lực dính cứng C

τ : Sức chống cắt của đất

σ : Ứng suất pháp tuyến

w

ϕ : Góc ma sát trong của đất

w

c : Lực dính cố kết tổng cộng c w=C c+ Σw

Đối với đất sét yếu (Độ sệt B 1) thì lực dính C≥ c < 10%Cw nên có thể xem lực dính C w ≈ Σw

2.2.7 TÍNH LƯU BIẾN

Đất sét là một môi trường dẻo nhớt do tính nhớt của màng nước liên kết trong các hạt sét, vì thế đất sét có tính lưu biến (bao gồm từ biến và xúc biến)

ƒ Từ biến: Là khi ứng suất tác dụng không đổi nhưng biến dạng của đất

vẫn thay đổi theo thời gian

ƒ Xúc biến (chùng ứng suất): Là hiện tượng biến dạng không thay đổi

nhưng ứng suất tác dụng trong đất lại thay đổi theo thời gian

Chính vì những tính chất này mà đất sét thường có độ nhạy lớn, rất dễ bị phá hoại và biến dạng, đặc biệt là biến dạng theo thời gian rất dài (có thể đến hàng trăn năm) Tuy nhiên, khi tải trọng tác dụng mất đi thì đất sét có khả năng phụ hồi được một phần độ bền của nó

2.3 KHÁI QUÁT VỀ ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC TP CẦN THƠ

2.3.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CỦA KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG:

™ Cấu trúc địa chất của khu vực đồng bằng sông Cửu Long.[3]

Cấu trúc địa chất của khu vực đồng bằng sông Cửu Long có dạng bồn trũng theo hướng Đông Bắc – Tây Nam mà trung tâm là khu vực ở giữa sông tiền và sông Hậu, khu vực này có móng đá sâu tới 900m Vây quanh vùng trung tâm là các cánh của bồn trũng và xa hơn là các đới nâng cao của móng đá lộ ra ở khu vực Bình Dương, Tây Ninh, Đồng Nai và bên kia là núi đá ở Hà Tiên, An Giang, và vịnh Thái Lan Phủ trên móng đá là tập hợp các thành tạo bở, rời, có từ kỷNaogen đệ tứ, trên cùng là lớp trầm tích trẻ có tuổi khoảng 15000 năm có chiều sâu lên tới 110m, đây cũng chính là tầng đất yếu trên mặt, móng của các công trình chủ yếu được đặt trên tầng đất yếu này

• Tầng bồi tích trẻ (Trầm tích Holoxen QIV): Được chia làm 3 bậc:

- Bậc Holoxen dưới QIV1-2 : Gồm các màu vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ cùng kết vón sắt, phủ lên tầng đất sét loang lỗ, chiều dày đạt tới 12m

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

- Bậc Holoxen trên QIV3: Gồm 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 cát hạt mịn, bùn sét hữu cơ…

+ Tầng trầm tích sinh vật, đầm lầy ven biển bamQIV3: Gồm bùn sét hữu cơ, than bùn

+ Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp và sinh vật ambQIV3 : Gồm bùn sét hữu cơ

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

• Tầng bồi tích cổ (Trầm tích Pleistoxen):

Tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, tầng trầm tích này gồm 3 đến 5 tập cát hạt mịn xen kẹp với 3 đến 5 tập hạt thô, mỗi tập tương ứng vớo Pleistoxen trên, giữa và dưới Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ 1-2m đến 40-50m, các tập hạt thô có bề dày thay đổi từ 4 đến 85m

™ Sự phân bố đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long

Đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long chủ yếu chia làm 5 khu vực như sau:[3]

Hình 2-1: Bản đồ phân vùng đất yếu đồng bằng sông Cửu Long

2.3.2 ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Dựa theo các hố khoan trong phạm vi độ sâu khoảng 30m trở lại của một số công trình thủy lợi thuộc các tỉnh Long An, Tiền Giang, Cà MAu, BẠc Liêu… có thể phân chia các lớp đất như sau:[3]

• Lớp đất trên mặt: Dày khoảng 0.5-1.5m, 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 sét hữu cơ:

- Lớp này nằm dưới dưới lớp mặt, có chiều dày thay đổi tử 3-4m (Long An), 9-10m (Thạnh An, Hậu Giang), đến 18-20m (Long Phú, Hậu Giang) Chiều dày này tăng dần về phía biển

- Lớp đất này thường có màu xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt Đất rất ẩm, thường bão hòa nước, có trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy đến chảy Đất chưa được nén chặt, hệ số rỗng thiên nhiên lớn, dung trọng nhỏ, sức chống cắt thấp

• Lớp sét pha cát lẫn ít sạn, mảnh vụn laterite và vỏ sò hoặc lớp cát:

Lớp này dày khoảng 3-5m, thường nằm chuyển tiếp giữa lớp sét hữu

cơ với lớp đất sét không hữu cơ Cũng có nơi lớp cát lại nằm giữa lớp đất sét Lớp này không liên tục trong toàn vùng Đồng bằng sông Cửu Long

• Lớp đất sét không lẫn hữu cơ:

- Lớp sét này khá dày, xuất hiện ở những độ sâu khác nhau, 4m (Long An), 9-10m (Thạch An , Hậu Giang), 15-16m (Tân Long,

3-4m3-Hậu Giang), 25-26m (Mỹ Thanh, 3-4m3-Hậu Giang), càng gần biển, lớp đất sét này càng nằm sâu cách mặt đất thiên nhiên

- Lớp đất sét này có màu xám vàng hoặc vàng nhạt, thường bão hòa nước, ở trạng thái dẻo cứng đến dẻo chảy, tương đối chặt, khả năng

chịu tải tốt hơn lớp sét hữu cơ

2.3.3 CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC TP CẦN THƠ

ƒ Bờ sông chủ yếu được cấu tạo từ các lớp đất yếu thuộc trầm tích phù sa trẻ, cụ thể là các lớp bùn sét, đất sét ở trạng thái dẻo chảy có chiều dày khá lớn (từ 30 đến 45m) Các loại đất này đều hầu như chưa qua quá trình cố kết nén tự nhiên, có độ ẩm tự nhiên vượt quá giới hạn chảy của bản thân; có dung trọng tự nhiên thấp, thường có lẫn vật hữu cơ, lực dính và góc nội ma sát thường nhỏ Do đó chúng có tính ổn định cơ học kém, dễ bị trượt khi có tác động của các yếu tố khác

ƒ Do chênh lệch độ cao giữa bờ sông và đáy sông nên đất ở khu vực ven sông luôn tiềm tàng một sự bất ổn định nhất định Trong điều kiện ổn định thì thế năng do chênh lệch cao độ đó của khối đất được cân bằng bởi nội năng của nó thể hiện qua sức chống trượt Các thông số chống trượt như ϕ, σ , c lại rất phụ thuộc vào trạng thái độ ẩm, độ chặt của

đất Trong điều kiện bão hòa thì sức chống trượt suy giảm làm gia tăng nguy cơ mất ổn định cho khối đất ven sông Hơn nữa, khả năng mất ổn định sẽ càng tăng thêm nếu trên bờ có thêm tải trọng tác dụng (công trình, san lấp…)

ƒ Trong điều kiện ven sông, cùng với sự hiện diện của nước ngầm, sự dao động của mực nước, quá trình tan rã, quá trình giảm lực dính của các hạt đất trong môi trường nước xảy ra mạnh mẽ, liên tục và kéo dài

ƒ Đất bùn sét có giới hạn chảy thấp Hàm lượng hạt sét cao nên chúng có tính xúc biến, rất nhạy với các tác động bên ngoài, theo hướng giảm cường độ cơ học

ƒ Ở các cồn, thì lớp đất trên mặt lại là cát mịn Có chiều dày trung bình (15-30m), bên dưới mới là các lớp sét yếu Lớp cát này thường ở trạng thái kém chặt đến chặt vừa, có cấu trúc hạt nhỏ, tròn đều, xốp, độ rỗng khá cao Loại đất này rất dễ bị dịch chuyển gây nên hiện tượng xói ngầm gây mất ổn định bờ sông khi dòng chảy bị thay đổi về đường đi hay tốc độ chảy…

2.4 MỘT SỐ MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH TIÊU BIỂU CHO KHU VỰC VEN SÔNG HẬU THUỘC TP CẦN THƠ

2.4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN.[5]

Có 17 chỉ tiêu thí nghiệm thu được từ sơ đồ 3 pha, trong đó có 9 chỉ tiêu cơ bản được xác định trực tiếp từ thí nghiệm Từ thí nghiệm nhiều mẫu đất và qua thống kê ta mới xác định được các chỉ tiêu tiêu chuẩn và tính toán Qui trình thống kê các chỉ tiêu của đất được chỉ dẫn trong tiêu chuẩn 45-78 và có thể tóm tắt như sau:

™ Xác định các giá trị tiêu chuẩn:

Ngoại trừ c, ϕ, giá trị số tiêu chuẩn của một chỉ tiêu A nào đó của đất (ký hiệu A tc) được xác định bằng trị số trugn bình của những giá trị riêng lẽ theo công thức:

n

A A

A

n

i i

A i: Trị số riêng lẻ của chỉ tiêu

n: Số trị riêng của tập thống kê

™ Xác định trị số tiêu chuẩn của sức chống cắt c và ϕ :

i

n

i n

i i i i i

i tc

τ , σi: Trị số sức chống cắt τi ở cấp áp lực nén σi

™ Xác định các giá trị tính toán:

-Với các chỉ tiêu ngẫu nhiên độc lập khác:

γ

σ : Độ lệch quân phương của tập hợp các chỉ tiêu γ

( )2

11

tb i

n

γ

t : Hệ số tra bảng phụ thuộc vào n và α

-Khi tính nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất: Chọn α =0.95 -Khi tính nền theo trạng thái giới hạn thứ hai: Chọn α =0.85

™ Phân chia đơn nguyên địa chất:

Căn cứ vào hệ số biến động ν đủ nhỏ:

σ : Độ lệch quân phương của tập hợp

[ ]ν : Tra bảng cho mỗi đặc trưng cơ lý

™ Loại trừ các sai số:

ν : Chuẩn số thống kê, tra bảng

2.4.2 THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ MẶT CẮT ĐỊA CHẤT TIÊU BIỂU CỦA NỀN ĐẤT YẾU VEN SÔNG HẬU THUỘC KHU VỰC TP CẦN THƠ:

™ BỜ KÈ ĐÌNH BÌNH THỦY – PHƯỜNG BÌNH THỦY – QUẬN BÌNH THỦY – TP CẦN THƠ

Số liệu thống kê được tham khảo từ kết quả khoan khảo sát địa chất công trình bờ kè đình Bình Thủy, phường Bình Thủy, quận Bình Thủy, TP Cần Thơ Tiến hành khoan 2 hố khoan với chiều sâu mỗi hố khoan BK1 là 30m và BK2 là 50m Phân tích xác định được nền đất gồm 7 lớp đất:

• Lớp A: Lớp đất đắp, dày 2m

• Lớp 1: Bùn sét kẹp cát, nâu xám, trạng thái chảy Dày 32m Chỉ số SPT N=2

• Lớp 2: Sét nửa béo, xám tro – xám xanh, trạng thái dẻo mềm Dày 9m Chỉ số SPT N=3

• Lớp 3: Sét lẫn bụi, xám nâu, trạng thái dẻo cứng Dày 1m Chỉ số SPT N=7

• Lớp 4: Cát mịn lẫn bụi, nâu vàng, trạng thái chặt vừa Dày 2.5m Chỉ số SPT N=25

• Lớp 5: Sét lẫn bụi, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng Dày 1.3m Chỉ số SPT N=15

• Lớp 6: Cát pha nặng, màu nâu-xám vàng, trạng thái dẻo Dày 2.2m Chỉ số SPT N=28

Hình 2-3: Mặt cắt địa chất bờ kè Đình Bình Thủy – TP Cần Thơ

™ KHU CÔNG NGHIỆP TRÀ NÓC – PHƯỜNG TRÀ NÓC – QUẬN BÌNH THỦY - TP CẦN THƠ

Số liệu thống kê được tham khảo từ kết quả khoan khảo sát địa chất nhà máy sản xuất cấu kiện lắp ghép thuộc khu công nghiệp Trà Nóc, phường Trà Nóc, quận Bình Thủy, TP Cần Thơ Tiến hành khoan 2 hố khoan với chiều sâu mỗi hố khoan là 22m Phân tích xác định được nền đất gồm 4 lớp đất:

• Lớp 1 (dày 2m): Đất pha cát san lấp

• Lớp 2 (dày 10.25m): Bùn sét lẫn hữu cơ, xanh đen, trạng thái nhão

• Lớp 3 (dày 6m): Sét pha ít cát mịn, nâu hồng, vàng xám, trạng thái dẻo mềm

• Lớp 4(dày 3.75m): Cát hạt mịn, hạt nhỏ màu vàng nhạt, bão hòa nước, trạng thái chặt vừa

Hình 2-2: Mặt cắt địa chất tiêu biểu khu vực Khu CN Trà Nóc – TP Cần Thơ

2.5 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ NÉN C c VÀ HỆ SỐ CỐ KẾT C v :

2.4.1 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CỐ KẾT C V (cm 2 /s):

Hệ số cố kết Cv là một thông số quan trọng để đánh giá tốc độ lún của công trình theo thời gian Trong quá trình tính toán dự báo tốc độ lún của công trình đắp như nền đường đê đập xây dựng trên nền đất yếu bão hòa nước, cũng như khi đánh giá trạng thái không ổn định của loại đất này thì cần thiết phải xác định hệ số cố kết Cv Ngoài ra Cv cũng là thông số quan trọng để giải bài toán cố kết nền, để tính toán thời gian và tốc độ nén chặt đất nền tự nhiên và đất nền sau khi gia cố bằng các giải pháp thoát nước trong đất như giếng cát, bấc thấm, cọc bản nhựa Trong phạm vi luận văn, hệ số cố kết Cv chỉ trực tiếp ảnh hưởng đến việc tính toán khi ta đánh giá tốc độ lún theo thời gian của công trình 3 đến 5 tầng nếu sử dụng giải pháp gia cố nền đất yếu bằng giải pháp bấc thấm, giếng cát

Thí nghiệm để xác định Cv là thí nghiệm nén cố kết một trục (Oedometer) Phương pháp xác định hệ số Cv theo Casagrande (1940) Đây là phương pháp vẽ và tính toán tương đối phức tạp, dựa trên cơ sơ lý thuyết cố kết chặt chẽ, tương đối sát với thực tế, an toàn, thích hợp với các loại đất dính mà trong đó cố kết thứ cấp diễn ra dài và có ảnh hưởng đáng kể

2 50%

0.197

60

v

H C

t

×

=

×Trong đó:

H: là H 50%; 50% 50%

50%

12

h

Δ : Biến dạng riêng khi cố kết chính đạt 50%

-Để xác định điểm cố kết ứng với U=100%, ta kéo dài đoạn đường cong cuối cùng của đường cong cố kết Giao điểm của nó với tiếp tuyến của đường cong là điểm U=100%

-Điểm đầu U=0% được xác định bằng cách: Chọn điểm t1, xác định điểm tương ứng trên đường cong cố kết Sau đó lấy điểm 1

t

t = Xác định hiệu tung độ của

2 điểm t1 và t2 Lấy đối xứng lên phía trên đường cong sẽ tìm được điểm U=0% -Hệ số cố kết Cv phụ thuộc vào phương thoát nước

2.4.2 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ NÉN Cc:

Chỉ số nén (Cc) được xác định từ thí nghiệm nén cố kết xác lập mối quan

hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất nén e-p hoặc e-lgp để tính toán độ lún ổn định

toàn bộ từ hiện tượng cố kết thứ nhất Dựa vào phương pháp Casagrande để xác định áp lực tiền cố kết và chỉ số nén Cc

Cách 1:

+Chọn điểm A có bán kính chính khúc bé nhất trên đường cong cố kết logσ'

e-+Vẽ đường (1) tiếp tuyến vơí điểm A

+Vẽ đường (2) song song với trục hoành từ A

+Vẽ đường (3) phân giác của góc hợp bởi 2 đường vừa vẽ ở trên

+Kéo dài phần tuyến tính của đường nén nguyên thủy (4) (nhánh thẳng ứng với các ứng suất lớn), giao điểm của đường này và nhánh phân giác xác định điểm có ứng suất tiền cố kết σ'p