Nghiên cứu ổn định và biến dạng công trình bờ kè bảo vệ nhà biệt thự đến ba tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đbscl

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: VŨ KIM ĐIỀN PHÁI: NAM NGÀY THÁNG NĂM SINH: 24-10-1977 NƠI SINH: ĐỒNG NAI CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ: 31.10.02 I/-TÊN

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: VŨ KIM ĐIỀN PHÁI: NAM

NGÀY THÁNG NĂM SINH: 24-10-1977 NƠI SINH: ĐỒNG NAI

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ: 31.10.02

I/-TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ KÈ BẢO VỆ NHÀ BIỆT THỰ ĐẾN 3 TẦNG Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu ổn định và biến dạng của công trình bờ kè bảo vệ nhà biệt thự đến ba tầng ở ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

2.NỘI DUNG:

PHẦN I: TỔNG QUAN

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về sạt lở bờ sông và công trình bờ kè bảo vệ nhà biệt

thự đến ba tầng ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

Chương 2 : Những đặc điểm cơ bản của đất yếu ven sông và lũ lụt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo bờ kè bảo vệ công trình nhà biệt thự đến ba tầng ven sông

trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Chương 4: Cơ sở lí thuyết tính toán bờ kè bằng hệ tường cọc bản

Chương 5: Nghiên cứu giải pháp tính toán bờ kè bằng hệ tường cọc bản bảo vệ nhà biệt thự đến

ba tầng ven sông ở khu vực Đồng Bằng Sông cửu Long

Chương 6: Tính toán ứng dụng công trình bờ kè bảo vệ nhà biệt thự đến ba tầng ven sông ở

Đồng Bằng Sông Cửu Long

PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 7 : Các nhận xét, kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 20/01/2003

IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 24/11/2003

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

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS DƯƠNG HỒNG THẨM GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG Th S VÕ PHÁN Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày tháng năm 2003

TÓM TẮT LUẬN ÁN

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ KÈ BẢO VỆ NHÀ BIỆT THỰ ĐẾN BA TẦNG VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Mục tiêu nghiên cứu:

Tìm giải pháp đơn giản, tương đối chính xác đánh giá ổn định và biến dạng của công trình bờ kè bảo vệ nhà biệt thự đến ba tầng ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ kụt ở đồng bằng sông Cửu Long

Nội dung:

Luận án gồm bảy chương:

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về sạt lở bờ sông và công trình bờ kè bảo vệ

nhà biệt thự đến ba tầng ven sông ở đồng bằng sông Cửu Long

Chương 2: Đặc điểm cơ bản của đất yếu ven sông và lũ lụt ở đồng bằng sông

Cửu Long

Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo bờ kè bảo vệ công trình nhà biệt thự đến 3 tầng

ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu

Long

Chương 4: Cơ sở lí thuyết tính toán công trình bờ kè bằng hệ tường cọc bản

Chương 5: Tính toán bờ kè trên hệ tường cọc bản bảo vệ công trình nhà biệt thự

đến ba tầng ven sông khu vực đồng bằng sông Cửu Long theo lí thuyết Coulom và Rankine

Chương 7: Tính toán ứng dụng công trình bờ kè bằng hệ tường bảo vệ công trình

nhà biệt thự đến 3 tầng ở đồng bằng sông Cửu Long

Chương 7: Các nhận xét, kết luận và kiến nghị

Thesis' name :

RESEARCH ON STABILITY AND DEFORMATION OF EMBANKMENT CONSTRUCTION PROTECT VILLAS AND LESS THAN THREE-STOREY BUILDINGS UNDER SOFT SOIL AND FLOODING CONDITION IN MEKONG DELTA

Researching purpose :

Seeking the simple and relatively exact measure suitable to avaluate stability and deformation of embankment construction protect riverside villas and less than three-storey buildings under soft soil and flooding condition in Mekong Delta

Content :

This thesis includes seven chapters below

Chapter 1: The overview research on bank erosion phenomenon and embankment construction protect riverside villas and less than three-storey buildings under soft soil and flooding condition in Mekong Delta

Chapter 2: Research on major features of the riverside soft soil and flood in Mekong Delta

Chapter 3: Research of the essential design of embankment construction for protecting riverside villas and less than three-storey buildings under soft soil and flooding condition in Mekong Delta

Chapter 4: Research on essential theories for alnalyzing and evaluating embankment construction composed by sheet piles (sheet pile wall)

Chapter 5: Solution for alnalyzing and evaluating sheet pile wall protect riverside villas and less than three-storey buildings under soft soil and flooding condition in Mekong Delta

Chapter 6: Applying results of the research in analyzing and evaluating

an actual sheet pile wall protect riverside villas and less than three-storey buildings in Mekong Delta

Chapter 7: Conclusion and recommendation

9 Lời cảm ơn

9 Tóm tắt luận văn

Chương I

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ SẠT LỞ BỜ SÔNG VÀ CÔNG TRÌNH BỜ KÈ BẢO VỆ NHÀ BIỆT THỰ ĐẾN BA TẦNG VEN SÔNG Ở

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1

1.1 Tình hình sạt lở bờ sông ở đồng bằng sông Cửu Long 1

1.2 Một số hình ảnh về sạt lở bờ sông ở đồng bằng sông Cửu Long 6

1.3 Nguyên nhân gây ra sạt lở bờ sông và giải pháp chống sạt lở 9

1.3.1 Các nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng sạt lở bờ sông .9

1.3.2 Một số giải pháp chống sạt lở bờ sông .10

1.4 Các loại hình bờ kè bảo vệ bờ sông và công trình xây dựng ven sông ở

đồng bằng sông Cửu Long và trên thế giới 10

1.4.1 Loại bờ kè sử dụng tường trọng lực 10

1.4.2 Loại tường bán trọng lực 11

1.4.3 Bờ kè gia cố bề mặt mái dốc bờ sông 12

1.4.4 Sử dụng tường đất có cốt làm bờ kè bảo vệ bờ sông 12

1.4.5 Các loại bờ kè bằng hệ tường cọc bản 1.5 Một số thành quả và hạn chế của công trình bờ kè tường cọc bản ở đồng bằng sông Cửu Long và miền Đông Nam bộ 17

1.6 Xác lập các vấn đề nghiên cứu 19

Chương 2 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU VEN SÔNG VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG .20

2.1 Những đặc điểm cơ bản của đất yếu ven sông 20

2.1.1 Khái niệm về đất yếu 20

2.1.2 Đặc điểm chung của đất yếu ven sông 20

2.2 Đặc điểm của đất sét đồng bằng Cửu Long .22

2.2.1 Khái quát về địa chất đồng bằng sông Cửu Long 22

2.2.2 Đặc điểm cơ bản của đất sét yếu 23

2.3 Phân bố đất yếu đồng bằng sông Cửu Long 27

2.4 Tính toán thống kê các đặc trưng cơ lí cơ bản đất ven sông ở ĐBSCL 29

2.4.1 Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của các chỉ tiêu cơ lí đất nền 29

2.4.2 Kết quả thống kê các chỉ tiêu cơ lí cho mặt cắt địa chất tiêu biểu 30

2.5 Tình hình lũ lụt hiện nay ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long 34

2.5.1 Đặc điểm lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long 34

2.5.2 Phân vùng ngập lũ ở đồng bằng sông Cửu Long 35

VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG

SÔNG CỬU LONG 38

3.1 Những điều kiện ảnh hưởng đến sự lựa chọn kết cấu bờ kè 38

3.1.1 Tầm quan trọng của việc xác định kết cấu bờ kè 38

3.1.2 Aûnh hưởng của điều kiện địa chất 38

3.1.3 Ảnh hưởng của chiều cao chắn đất 38

3.1.4 Aûnh hưởng của khả năng xói lở do dòng chảy và do mưa 40

3.1.5 Aûnh hưởng của điều kiện tải trọng 40

3.1.6 Lựa chọn kết cấu bờ kè cho bờ kè bảo vệ công trình nhà ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long 41

3.2 Các giải pháp cấu tạo tường cọc bản 42

3.2.1 Phân loại các dạng tường cọc bản theo vật liệu 42

3.2.2 Các dạng cấu tạo cho tường cọc bản 47

3.3 Kết luận về kết cấu bờ kè bảo vệ nhà biệt thự đến 3 tầng trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long 49

Chương 4: CƠ SỞ LÍ THUYẾT TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH BỜ KÈ BẰNG HỆ TƯỜNG CỌC BẢN 51

4.1 Các loại áp lực đất 51

4.2 Áp lực đất tĩnh 53

4 3 Thuyết áp lực đất Coulomb 54

4.2.1 Các giả thiết cơ bản 55

4.2.2 Nguyên lí tính toán 55

4.2.3 Kết quả lí thuyết Coulomb 57

4.2.4 Một số mở rộng cho lí thuyết Coulomb 60

4 3 Thuyết áp lực đất Rankine 63

4.3.1 Các giả thiết và nguyên lí tính toán 63

4.3.2 Kết quả áp lực đất theo lí thuyết Rankine 64

4.3.3 Lí thuyết Rankine mở rộng cho đất dính 66

4 4 Giải pháp đồ giải xác định áp lực đất 67

4.4.1 Phương pháp Culmann 67

4.4.2 Phương pháp Trial-Wedge 70

4 5 Áp lực ngang tác dụng lên bờ kè do tải trọng phụ 72

4.5.1 Trường hợp tải trọng phụ phân bố đều .73

4.5.2 Trường hợp tải trọng phụ là tải tập trung 73

4.5.3 Tải trọng phụ là tải phân bố theo đường thẳng, hình băng và hình tam giác 75

4.5.2 Sự ảnh hưởng tương tác giữa đất và tường đến áp lực đất 78 4.5.3 Ảnh hưởng của độ cứng của tường đến áp lực đất, chuyển vị

và moment uốn 84 4.5.4 Aûnh hưởng của hình thức thi công đến áp lực đất và tường cọc bản 85

4 6 Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) trong tính toán

công trình bờ kè bằng hệ tường cọc bản 86

4.6.1 Vài nét sơ lược về phương pháp PTHH (FEM) 86 4.6.2 Trình tự tính toán bài toán phần tử hữu hạn phần tử hữu hạn 88 4.6.3 Sử dụng phương pháp PTHH trong tính toán bài toán bờ kè

tường cọc bản 89

Chương 5:

TÍNH TOÁN BỜ KÈ TRÊN HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ

BIỆT THỰ ĐẾN BA TẦNG VEN SÔNG KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG THEO LÍ THUYẾT COULOM – RANKINE 5.1 Xác định vấn đề

5.2 Tính toán ổn định tường cọc bản không neo theo lí thuyết Coulomb

và lí thuyết Rankine

5.2.1 Trường hợp tường cọc bản cắm trong đất cát 5.2.2 Trường hợp tường cọc bản cắm trong đất sét 5.2.3 Tính toán nội lực và chọn lựa tiết diện cho

tường cọc bản không neo

5.3 Tính toán ổn định tường cọc bản có neo theo phương hướng giải tích

dựa trên lí thuyết Coulomb và Rankine

5.3.1 Phương pháp cọc neo đầu tự do (free earth support) 5.3.2 Phương pháp cọc neo tựa ngàm (fixed earth support)

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

5.4.1 Tính bản neo trong đất cát 5.4.2 Tính bản neo trong đất sét (điều kiện φ≈ 0) 5.4.2 Xác định vị trí đặt neo

5.5 Sử dụng chương trình phần mềm PLAXIS trong bài toán phân tích

và kiểm tra bờ kè tường cọc bản bảo vệ công trình ven sông

5.5.1 Nội dung của PLAXIS 5.5.2 Các thông số tính toán trong mô hình Mohr-Coulomb

5.6 Bài toán kiểm tra ổn định tổng thể bờ kè tường cọc bản và đất

xung quanh bờ kè

5.6.1 Kiểm tra bài toán ổn định tổng thể theo phương hướng giải tích 5.6.2 Ứng dụng các chương trình phần mềm trong kiểm tra bài toán

ổn định tổng thể bờ kè

Chương 6:

SÔNG CỬU LONG 131

6.1 Số liệu và phương hướng tính toán 131

6.1.1 Cấu tạo địa chất 131

6.1.2 Điều kiện tải trọng công trình .132

6.1.3 Lựa chọn giải pháp và phương hướng tính toán 132

6 2 Tính toán thiết kế tường cọc bản theo phương hướng giải tích theo lí thuyết Coulomb 132

6.2.1 Xác định biểu đồ đồ áp lực ngang tác dụng lên tường cọc bản 132

6.2.2 Xác định chiều sâu chôn cọc 136

6.2.3 Xác định moment cực đại và kích thước cọc bản 138

6.2.4 Chọn thanh neo 139

6 3 Sử dụng chương trình Plaxis để kiểm tra tính toán 139

6.3.1 Các số liệu đưa vào tính toán 139

6.3.2 Các số liệu đưa vào tính toán 139

6.3.3 So sánh trường hợp có tải trọng công trình và trường hợp không có tải trọng công trình 142

6 4 Sử dụng chương trình Geo-Slope để tính toán 144

bài toán ổn định tổng thể 144

Chương 7: CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 146

7.1 Các nhận xét và kết luận 146

7.2 Các kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp tục 149

9 Tài liệu tham khảo

9 Tóm tắt lí lịch học viên

9 Phụ lục tính toán

CHƯƠNG I

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ SẠT LỞ BỜ SÔNG VÀ CÔNG TRÌNH BỜ KÈ BẢO VỆ NHÀ BIỆT THỰ ĐẾN BA TẦNG VEN SÔNG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

1.1 Tình hình sạt lở bờ sông ở đồng bằng sông Cửu Long

Hiện tượng sạt lở bờ sông là hiện tượng phổ biến ở nhiều vùng trên thế giới Ở đồng bằng sông Cửu Long, hiệân tượng này xảy ra thường xuyên, nhất là trong mùa lũ, và đã gây ra nhiều thiệt hại về người và của Có thể nói đây thực sự là mối đe dọa rất lớn đến sự ổn định và phát triển dân sinh kinh tế trong khu vực

Thực ra, hiện tượng sạt lở bờ sông ở đồng bằng sông Cửu Long đã được xem xét, đánh giá và phân tích từ nhiều năm trước đây và trong nhân dân cũng có một số biện pháp để phòng tránh Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân khác nhau mà hiện tượng này càng ngày càng mở rộng về quy mô và gia tăng mức độ thiệt hại

Vì vậy, đây là một vấn đề cần được nghiên cứu kĩ lưỡng và cần có những giải pháp khắc phục một cách hiệu quả nhằm tránh những hậu quả đáng tiếc

Theo các số liệu thống kê thu được cho tới năm 2003 thì khu vực đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có trên 130 điểm sạt lở bờ, trong đó các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ và Cà Mau chịu nhiều thiệt hại nhất

Trong số các con sông trong vùng thì sông Tiền và sông Hậu có qui mô và tốc độ sạt lở bờ lớn nhất Theo những số liệu thu thập từ tài liệu từ năm 1966 đến năm 2002 thì các vị trí bờ sông có qui mô và tốc độ sạt lở lớn được xác định theo bảng sau:

lở (km)

Chiều rộng sạt lở vào bờ lớn nhất (m)

Bờ trái sông Tiền

Thường Phước – Thường Thới Tiền Hồng Ngự

An Phong Tân Thạnh Mỹ Xuông Châu Thành – Sa Đéc – Mỹ Thuận Chợ Lách – Bến Tre

Sa Đéc 10 1200

Bờ phải sông Hậu

Khánh An – Khánh Bình

An Châu – Long Xuyên Bình Thuỷ – Cần Thơ

3 2.6 2.8

300

100

300

Trong số các điểm sạt lở trên, có 7 khu vực cần tập trung nghiên cứu và đầu

tư kinh phí xây dựng công trình chỉnh trị, vì tổn thất thiệt hại do mỗi lần sạt lở rất lớn Các khu vực này có thể xếp theo mức độ nghiêm trọng giảm dần như sau:

- Khu vực sạt lở sông Tiền đoạn chảy qua thị trấn Tân Châu – Hồng Ngự

- Khu vực sạt lở bờ trên sông Vàm Nao

- Khu vực sạt lở bờ sông Tiền đoạn từ Sa Đéc, Mỹ Thuận tới Vĩnh Long

- Khu vực sạt lở bờ sông Hậu và rạch Bình Ghi đoạn biên giới Việt Nam –

Campuchia

- Khu vực sạt lở bờ sông Hậu đoạn qua thành phố Long Xuyên

- Khu vực sạt lở cửa sông Gành Hào

- Khu vực sạt lở bờ sông Cái Nai đoạn qua thị trấn Năm Căn

Như vậy, các thành phố Long Xuyên; thị xã Sa Đéc, Vĩnh Long, Châu Đốc; thị trấn Tân Châu, Hồng Ngự là các khu đô thị đang nằm trong khu vực nguy hiểm về sạt lở Ngoài ra, các thành phố Cần Thơ, Mỹ Tho; thị xã Rạch Giá, Bạc Liêu trong khi mở rộng và phát triển đô thị và sản xuất cũng cần xem xét đến việc

phòng tránh hiện tượng này

Những số liệu ở trên cho ta cái nhìn tổng quan về tình hình sạt lở bờ sông ở ĐBSCL Theo khảo sát của Viện Khoa Học Thuỷ Lợi và Sở Khoa Học Công Nghệ

& Môi Trường của các tỉnh sở tại ta có được thực trạng chi tiết hơn về sạt lở bờ

sông trên sông Tiền, sông Hậu và các nhánh của chúng theo những thống kê trong bảng dưới đây

1 Sông Tiền An

Giang

TT Tân Châu (bờ phải)

Sạt lở nhiều lần đoạn dài 50m; thiệt mạng hàng chục người và hư hại hàng trăm nóc nhà

1988-1991

Chợ Tân Châu Có nguy cơ sạt lở dài 1500m (từ Vàm

Đồn đến Cầu Cá), rộng 50-100m; 617 hộ phải di dời

02/98

TT Long Châu Vết nứt dài 126m có 48 hộ dân đang cư

trú; đoạn dài 24m rộng 2.5m sập xuống sông Tiền

Sạt lở vào bờ 6-7m dài 50m và đổ ập xuống sông; 2 căn nhà gỗ bị đứt đôi; 11 căn khác có trụ sở UBMTTQ huyện và kho lúa bị đe dọa nặng

16/03/2000

Xã Thường Phước và xã Thượng Lạc huyện Hồng Ngự

Khu vực sạt lở dài gần 4 km sâu vào bờ khoảng10m – gần 25 ha đất bị trôi sông ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống 256 hộ dân; tạo lòng vịnh ghe tàu có thể đậu được

Lở sâu vào bờ 6m, 20 hộ dân phải di dời

Đồng Tháp

Thị xã Sa Đéc

Sạt lở kéo dài nhiều năm với chiều dài 10km sâu vào bờ 3km; 3 làng bị chìm dưới nước; hàng chục km đường ôtô bị

hư hại; làm sập xuống sông một bệnh viện đa khoa tỉnh, một trường trung học, trụ sở Sở Thuỷ Lợi, Sở Lương Thực, chi cục Thống Kê … thậm chí 500m kè sắt cũng bị phá hoại Là một trong những nguyên nhân phải dời tỉnh lị Đồng Tháp lên thị xã Cao Lãnh

Vĩnh

Sạt bờ trái 166.2m; sạt bờ phải 423m

Từ năm 1978 phải di dời vị trí bến phà

6 lần; hai lần bến phà bị sập hoàn toàn và một dãy phố cũng sập xuống sông

Phường Mỹ Bình, TP Long Xuyên

4 nhà rơi xuống sông, 19 nhà khác phải

di dời; mép đất giáp khu sạt lở sâu hơn 10m

01/11/96

Kho xăng 1 Cty Tổng hợp An Giang

/1996

khu vực phà An Hòa, TP Long Xuyên

Xã Mỹ Hòa Hưng, TP Long Xuyên

Lần thứ 4 bị sạt lở; từ mùa lũ 1999 đã mất 4ha gây ảnh hưởng đến 100 hộ dân 01/00

An Giang

Aáp Bình Phú I, xã Bình Phú, huyện Phú Tân

Liên tiếp sạt lở sâu vào bờ dài 40m, nhiều nhà dân phải di dời khẩn cấp; có nguy cơ sạt lở cao trong chiều dài 700m với 200 hộ dân

02/03

Bờ trái sông trong phạm vi xóm An Thang Nhì

Có hiện tượng sạt lở, nhiều đoạn sạt lở mạnh sát khu dân cư, dân phải làm kè chống đỡ

Trà Vinh

Đoạn gần cửa Định An

Sạt lở mức độ vừa gây mất đất canh tác

Cần Thơ

Xã Long Hòa,

TP Cần Thơ Sạt lở bờ nhấn chìm 2 căn nhà 26/05/1998

rạch Cần Thơ

1966-2001 cửa rạch Cần

Thơ – tây nam Mỹ Hòa

1966-2001

3 Sông Hậu

Vĩnh Long

tây nam Mỹ Hòa – Mỹ Lợi Sạt lở bờ trái 206.8m 1966-2001

Đầu tây cù lao Tân Long, Gò Công Tây

Sạt lở hàng trăm mét nhà dân đã được kè không kiên cố

Aáp Hòa Thành Sạt lở hàng trăm mét vườn dừa

4 Cửa Tiểu Tiền

Giang

Các cù lao Thới Sơn, Tân Long Nhiều điểm sạt lở kéo dài sát nhà dân Thị xã Vĩnh

1966-2001

1966-2001

Vĩnh Long

Nam Bình

Bờ phải từ Cồn Hổ đến sông Láng Thế

Hàng chục nghìn mét có nguy cơ sụp lở;

đã và đang sạt lở hàng trăm mét vườn dừa

1998

sông Láng Thế đến Bến Sang

Dân phải tự xây kè chống sạt lở 1998

Aáp Cẩm Sơn đến đầu xóm Bàn Xã

Trên chiều dài 2km đang bị sạt yếu

5 Cổ Chiên

Trà Vinh

Cù lao Cồn Bàn Sạt lở nhà dân kéo dài hàng trăm mét 1998

Chim

Khu vực chợ Tân Tiến Sập 34 căn nhà

Sạt lở dài 3km từ cầu sắt gần sông Cửa Lớn về Cái Nai; sập kè cảng Năm Căn,

Khu vực chợ Cả Nẩy Sạt lở dài 250m; sập 11 căn nhà, 1 cầu tàu Từ 1998 Những thống kê ở trên chưa phải là đầy đủ về tình hình sạt lở bờ sông ở ĐBSCL cũng như chưa nêu lên hết mức độ thiệt hại đã, đang và sẽ xảy ra Song dựa vào những số liệu trên cho thấy sự cấp thiết phải có những biện pháp chống sạt lở, đặc biệt ở những khu dân cư hoặc nơi có những công trình quan trọng Đó cũng là mục đích của đề tài mà tác giả nghiên cứu

1.2 Một số hình ảnh về sạt lở bờ sông ở đồng bằng sông Cửu Long

Ngoài những số liệu thống kê, để có cái nhìn trực quan hơn về qui mô và mức độ sạt lở, tác giả trình bày một số hình ảnh điển hình về sạt lở bờ sông ở đồng bằng sông Cửu Long

1.3 Nguyên nhân gây ra sạt lở bờ sông và giải pháp chống sạt lở

1.3.1 Các nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng sạt lở bờ sông

Hiện tượng sạt lở xảy ra khi khối đất bờ sông vượt quá trạng thái cân bằng Đối với ĐBSCL, có thể chỉ ra những nguyên nhân chính như sau:

— Nguyên nhân khách quan:

∗ bờ sông được cấu tạo bởi loại vật liệu đất có tính chất cơ lí thấp lại bị ngâm nước trong thời gian dài

∗ dòng chảy của sông, lũ lớn, triều cường … tác động trực tiếp gây xói lở

∗ do mưa có cường độ cao, gió lốc xoáy … hoặc do sóng gây ra bởi gió, bãøo

∗ do sự thay đổi có tính chu kì của dòng chảy

— Nguyên nhân chủ quan:

∗ khai thác, sử dụng nước không hợp lí

∗ khai thác cát, sỏi trong lòng dẫn không hợp lí

∗ lấn chiếm lòng sông xây dựng công trình hay nuôi trồng thuỷ sản làm đổi hướng dòng chảy

∗ gia tải quá mức trên bờ sông (xây dựng công trình, chất hàng hoá …) Có thể đánh giá sự cân bằng này bằng tỉ số giữa các tác nhân chống trượt và các tác nhân gây trượt Những nguyên nhân gây trượt có thể được theo dõi theo

sơ đồ hình 1-7

1.3.2 Một số giải pháp chống sạt lở bờ sông

Hiện tượng sạt lở có thể phòng chống theo hai hướng chính sau:

— Giải pháp chỉnh tri dòng sông nhằm hạn chế, giảm cường độ dòng chủ lưu xói vào bờ sông bằng các biện pháp sau

∗ xây dựng kè hướng dòng, phao hướng dòng

∗ xây dựng kè hoàn lưu

∗ đào kênh rạch phân dòng

∗ mở rộng lòng dẫn

∗ xây dựng các đập khóa

∗ sử dụng giải pháp tổng hợp những cách trên

— Giải pháp bảo vệ bờ sông tại những vị trí bị sạt lở gia cố bờ hoặc xây dựng các công trình bờ kè bảo vệ bờ sông và các công trình ven sông tại những nơi bị dòng chủ lưu xói trực tiếp trong khu vực dân cư, khu vực sản xuất quan trọng không thể di dời được Trong phạm vi đề tài, tác giả chỉ đề cập đến các giải pháp chống sạt lở theo hướng này

1.4 Các loại hình bờ kè bảo vệ bờ sông và công trình xây dựng ven sông ở đồng bằng sông Cửu Long và trên thế giới

1.4.1 Loại bờ kè sử dụng tường trọng lực

Tường trọng lực dựa vào trọng lượng bản thân tường để tạo ra sự ổn định cho tường và đất sau tường Aùp lực ngang của đất và nước cũng như của tải trọng sau tường được cân bằng bởi trọng lượng lớn này Tường trọng lực thường được làm bằng bêtông, khối bêtông (lắp ghép hoặc đổ tại chỗ), đá hộc, gạch hoặc bằng các rọ đá xếp chồng và được liên kết với nhau Do ở đồng bằng sông Cửu Long có địa chất yếu nên loại tường trọng lực bêtông khối không phù hợp vì tải trọng bản thân lớn sẽ làn công trình bị lún, mất ổn định tổng thể Muốn sử dụng phải xử lí nền đất bằng cừ tràm tốn kém Thông thường dùng rọ đá kết hợp với cọc bêtông cốt thép

Tường trọng lực được dùng để chống xói lở bờ sông tại các vị trí neo đậu tàu ghe có tải trọng nhỏ Loại này có ưu điểm là dễ thi công song do đặc điểm là trọng lượng lớn nên thường đặt nông và có chiều cao không quá 4m Do đặt nông nên tường trọng lực có tác dụng chống xói lở hạn chế, hầu như chỉ có tác dụng chống xói mòn mặt bên do sóng và dòng chảy Những khu vực bờ sông có lòng dẫn sâu, vận tốc dòng chảy lớn, đặc biệt là ở nơi nền cát có khả năng xói ngầm không nên dùng loại tuờng này Như vậy tránh xây tường trọng lực tại các vị trí bờ

lõm Thông thường, tường trọng lực được cấu tạo có chân đế mở rộng và thu hẹp dần về phía đỉnh tường để gia tăng độ ổn định

Chất lượng của tường trọng lực được đánh giá qua độ ổn định chống lật của tường, độ ổn định chống trượt tại mặt đáy tường, độ ổn định chống trượt tổng thể và mức độ chống xói mòn bề mặt cũng như xói mòn chân tường Trong các tiêu chí trên thì quan trọng nhất là độ ổn định chống lật tường và độ ổn định của nền đất ngay dưới chân tường vì tường có trọng lượng bản thân lớn

Hình 1-8: Tường trọng lực bằng đá hộc kết hợp với rọ đá

Hình 1-9: Tường rọ đá kết hợp cọc BTCT

1.4.2 Loại tường bán trọng lực

Trong điều kiện nền đất yếu không thể xây dựng các tường chắn trọng lực có đủ chiều cao cần thiết thì có thể dùng tường chắn bán trọng lực để bảo vệ bờ sông và các công trình ven sông Tường bán trọng lực là sự kết hợp nhằm mang lại sự đơn giản trong cấu trúc và kiết kiệm khối lượng bêtông mà vẫn không làm giảm khả năng chống lật, chống cắt bằng cách cấu tạo sườn hoặc gia cường thêm cốt thép về phía thớ chịu kéo

Hình 1-10: Một số dạng tường chắn BTCT bán trọng lực

1.4.3 Bờ kè gia cố bề mặt mái dốc bờ sông

Khi sông có lòng dẫn tương đối nông, bờ sông không bị xói ngầm người ta thường dùng các bờ kè bằng đá sỏi, đá hộc, rọ đá hoặc kết hợp với các tấm đan bêtông phủ bề mặt để chống xói lở bề mặt và tạo cảnh quan Loại hình này có ưu điểm là khi nển đất bị lún sụt thì công trình vẫn ổn định do bờ kè là kết cấu mềm có chuyển vị tương đương với nền đất Tuy nhiên, khi xây dựng trên nền đất yếu ven sông thì nó không có ý nghĩa trong việc bảo vệ công trình

Hiện nay, các công trình bờ kè theo loại hình trên được xây dựng ở nhiều nơi như kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè TpHCM, ở Cần thơ, Long Xuyên …

Hình 1-11: Hình thức bờ kè gia cố bề mặt mái dốc

1.4.4 Sử dụng tường đất có cốt làm bờ kè bảo vệ bờ sông

Sử dụng lưới địa kĩ thuật hoặc lưới thép để gia cường sức chịu tải của đất trên bờ sông Cũng có thể sử dụng vôi, ximăng tạo thành các cột đất trộn vôi sống,

cột đất trộn ximăng trên bờ sông, làm cho đất được chặt hơn, cố kết nhanh hơn, giảm độ ẩm, tăng khả năng chống cắt, chống trượt của đất nền

Cát lấp

Vải địa kĩ thuật

Các tấm đan

chống xói bề m ặt

Cao trình đáy

Hình 1-12: Một dạng tường đất có cốt Trong loại hình bờ kè là tường đất có cốt, ngoài các vật liệu gia cường là vải, lưới địa kĩ thuật hoặc lưới thép người ta còn sử dụng một số loại thực vật có bộ rễ phát triển trong mục đích gia cường mái đất Trong các loại thực vật này, cỏ Vertiver zizanioides có nguồn gốc từ Aán Độ được xem như là loại hữu dụng nhất

do có nhiều ưu điểm như :

- Chịu được khí hậu thay đổi lớn: nhiệt độ tới 550C, lượng mưa thay đổi từ 300mm đến 6000mm/năm

- Chịu được hạn hán tơiù 6 tháng, ngập úng tới 45 ngày và hồi phục nhanh

- Chịu được đất có pH = 3 ÷ 12.5

- Có thể sống trên đất nhiễn phèn, đất ngập mặn

- Thích nghi được với các loại đất nhiễm hóa chấ, kim loại nặng như nhôm, axít arsenic, đồng, chì, crôm, thủy ngân, niken, kẽm, …

- Có thể trồng được trên bất kì loại đất không kể độ màu mỡ do bộ rễ cây có vi sinh cố định đạm

- Không phát tán, lây lan thành cỏ dại

- Có khả năng hồi phục sau khi bị cháy, bị sâu bệnh

- Là một loại cỏ lưu niên, thân cứng, dai có thể đứng thẳng khi dòng chảy khá sâu và cây vẫn đứng lại sau những trận lũ có lưu tốc tới 3.5 ÷ 4.5 m/s

- Có bộ rễ phát triển sâu tới 2 ÷ 3m, đường kính 1.5m ngay trong năm đầu tiên Bộ rễ lan rộng và dày, đan kín vào nhau làm cho đất trong phạm vi 2 ÷ 3m sâu gia tãng khả năng chịu lực, khả năng kháng cắt, và khả năng chống xói mòn do sóng vỗ hay dòng chảy tràn trên mặt

- Theo nhiều nghiên cứu thử nghiệm thì rễ cỏ Vertiver có khả năng chịu kéo tới

750 kg/cm2

Trong kĩ thuật công trình, có thể sử dụng cỏ Vertiver trong:

- Bảo vệ mái dốc hạ lưu đập đất, đê, đường bằng các hàng rào cỏ, theo cao trình cách nhau khoảng 2m/1 hàng rào

- Bảo vệ bờ sông, mái thượng lưu đập đất, đê, … chống sạt lở do sóng Cỏ trồng trong phạm vi của sóng và khoảng cách hàng < 2m/1 hàng

- Ổn định bờ sông, bờ kênh bằng một hành lang cỏ Vertiver theo mật độ dày khoảng 0.5m/bụi cỏ Hệ số ổn định cục bộ tăng dần theo mật độ cỏ nhưng khi dày quá 0.5m/bụi thì cung trượt sẽ dịch chuyển sâu xuống nền

- Gia cố bờ sông, bờ kênh tại những nơi dễ bị dòng chính gây xói lở như những vị trí bờ lõm …

Hiện nay, cỏ Vertiver đã được sử dụng để gia cố bờ sông ở một số nơi như bờ sông Hậu thuộc thành phố Long Xuyên, khu vực Bảy Xã huyện An Phú tỉnh An Giang, khu vực kênh An Hạ, …

Hạn chế của các bờ kè bằng đất gia cường (có cốt) hoặc các bờ kè mái dốc, bờ kè bằng tường trọng lực, bán trọng lực nêu trên là không có khả năng chống lại ảnh hưởng xói ngầm của dòng chảy và rất khó xây dựng khi đất nền là đất yếu có chiều dày lớn Nhằm khắc phục hai nhược điểm trên, người ta sử dụng các loại hình tường cắm sâu như tường cọc bản, tường cọc ống, tường barettes, tường cọc chính/phụ (các cọc ngang truyền áp lực đất vào các cọc đứng cắm sâu vào đất) Trong các loại tường cắm sâu thì tường cọc bản (sheet pile wall) được sử dụng rộng rãi hơn và đã được sử dụng trong việc bảo vệ bờ sông và công trình ven sông

ở đồng bằng sông Cửu Long

1.4.5 Các loại bờ kè bằng hệ tường cọc bản

Do có chiều dài lớn có thể cắm sâu vào đất, tường cọc bản không những có thể chịu tải trọng ngang, chống xói lở trên bờ sông mà còn có thể chống được xói lở dưới đáy sông Hạn chế của phương pháp này là giá thành cao, đòi hỏi phương tiện phức tạp và trình độ thi công cao Do vậy nó chỉ được dùng để bảo vệ những nơi xung yếu như khu thương mại, khu dân cư đông đúc hoặc các công trình kiến trúc quan trọng

Theo vật liệu, tường cọc bản có thể được phân thành các loại:

¾ tường cọc bản gỗ: dùng cho cấu trúc chắn đất thấp, thường dưới 3m Cấu trúc này không chịu được tải trọng lớn Khi cọc gỗ nằm trên mực nước ngầm thường xuyên thì phải có biện pháp bảo dưỡng thích hợp Tuổi thọ của công trình nhỏ,

ít khi vượt quá 1 đến 15năm

¾ tường cọc bản nhựa PVC, bản hợp kim nhôm có cấu tạo bản phẳng, bản hình chử U, bản hình chữ Z có khớp liên kết Loại này tuy nhẹ, bền nhưng chưa phổ biến ở Việt Nam do chưa tiếp thu được công nghệ và giá thành cao

Các loại cọc bản trên do có độ mảnh lớn, độ cứng chống uốn nhỏ nên cần được liên kết giằng với nhau để tạo độ cứng tổng thể Có thể sử dụng neo để tăng độ ổn định của hệ tường cừ

¾ Tường cọc bản thép:

Tường cọc bản thép được tạo ra bằng cách đóng hoặc ép các cọc bản thép vào đất tới độ sâu đảm bảo ổn định cho bản thân tường và cho hệ tường – đất sau tường Các bản thép được liên kết với nhau bằng các khớp nối và hệ giằng ngang nhằm cho hệ tường có thể làm việc đồng thời, có độ cứng lớn Hệ thống khớp nối, neo giằng có thể chế tạo và thi công dễ dàng Do cấu tạo và thi công đơn giản nên tường cọc bản thép được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới, nhất là tại những khu vực có nguồn sắt thép dồi dào và điều kiện địa chất, khí hậu kém ăn mòn sắt thép Hệ tường này được sử dụng làm tường vây hố móng tạm, bảo vệ những công trình đang thi công dưới nước hoặc sâu dưới đất Ngoài ưu điểm đễ thi công thì cọc bản thép có thể tái sử dụng nhiều lần Ngoài việc phục vụ thi công nói trên thì tường cọc bản thép được sử dụng để chống xói lở bờ sông, bảo vệ các công trình ven sông

¾ Tường cọc bản bê tông cốt thép (BTCT)

Tường cọc bản bêtông cốt thép được hình thành bằng cách cắm vào đất các cọc bản BTCT và được sử dụng để chống xói lở bờ sông cũng như bảo vệ công trình ven sông Trong điều kiện nước trong đất có tính xâm thực thì cọc bản BTCT được sử dụng rộng rãi hơn cọ bản thép

So với cọc bản thép thì cọc bản BTCT có tiết diện ngang và trọng lượng lớn hơn Ngoài ra, việc chế tạo và thi công các cừ bêtông vào đất cũng khó khăn hơn hạ cừ thép Để nâng cao chất lượng của cấu kiện, người ta đã tạo ứng suất trước làm cho cừ có khả năng chịu lực tốt hơn và giảm kích thước tiết diện ngang cũng như trọng lượng cọc

Trước đây, ở Việt Nam chỉ có nhà máy Bêtông 620 Châu Thới sản xuất được loại cọc bản bê tông ứng suất trước (BTCTƯST) nhưng hiện nay với công nghệ mới chuyển giao của Nhật Bản qua công trình nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, việc sản xuất cọc bản BTCTƯST trở nên phổ biến hơn, có thể đáp ứng được nhu cầu chống sạt lở bờ sông cũng như bảo vệ các công trình ven sông ở đồng bằng sông Cửu Long

Tường cọc bản (gỗ, thép, bêtông cốt thép hoặc kết hợp) có thể được cấu tạo không neo, có một hay nhiều neo … Theo nhiều nghiên cứu thì độ ổn định của hệ tường – đất sau tường tăng theo số lượng neo nhưng chưa xác định được số lượng neo như thế nào là tối ưu cho bài toán kĩ thuật và kinh tế

Hình 1-13: Mặt cắt điển hình của bờ kè tường cọc bản

Hình 1-14: Tường cừ nhà máy nhiệt điện Cần Thơ

Hình 1-15: Mặt cắt hệ tường cọc bản bảo vệ mố trụ cầu Xáng (Củ Chi)

1.5 Một số thành quả và hạn chế của công trình bờ kè tường cọc bản ở đồng bằng sông Cửu Long và miền Đông Nam bộ

a Công trình nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ

Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ I thuộc huyện Tân Thành tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu có hạng mục kênh dẫn nước vào nhà máy với chiều dài trên 1000m, rộng 45m, sâu 8.7m được xây dựng bằng tường cọc bản BTCT dự ứng lực đến ay vẫn sử dụng tốt

b Công trình bến tàu khu vực thị trấn Cái Nhum, tỉnh Vĩnh Long

Bến tàu chính của thị trấn với khả năng cặp tàu trọng tải 50 tấn được thiết kế bằng tường cừ bêtông cốt thép tiết diện chữ T sâu 24m có neo

c Bờ kè phà Cần Thơ:

Bờ phà phía hạ lưu được gia cố bằng bờ kè sử dụng hệ tường cừ thép song đã

bị sập xuống sông Nguyên nhân là do dòng chảy gây xói lở nên chiều dài neo bị thiếu khiến tường kè bị mất ổn định, nghiêng ra sông Sau đó hệ tường cừ đã được xử lí bằng cách tăng cường thêm các cọc sâu hơn và tăng thêm chiều dài neo vào bờ

d Kè bảo vệ đường vào cầu Thông Lưu, Tiền Giang

Kè được xây dựng để bảo vệ đường vào cầu Thông Lưu trên quốc lộ 1A huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang Sau khi khánh thành chưa tới hai tuần thì ngày 23/05/1999 đã sạt lở 1/3 talus đường vào cầu Nguyên nhân gây ra sự cố là do chiều cao đắp lớn trên nền đất yếu, tính toán và lựa chọn sai biện pháp kè Sự cố được xử lí bằng cách đóng tăng cường cọc bản thép

e Công trình bờ kè ven sông Đồng Nai thành phố Biên Hòa

Công trình bờ kè dọc công viên ven đường Phan Văn Trị và sông Đồng Nai từ chân cầu Hóa An đến ngã ba Nguyễn Trãi được khởi công từ tháng 06 năm

2003 bờ kè được thiết kế bằng tường cừ BTCT ứng lực trước và thi công bằng phương pháp xói nước kết hợp ép rung

Hình 1-16: Thi công bờ kè sông Đồng Nai – Biên Hòa

f Công trình tường kè tại thị xã Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang

Khu vực mở rộng thị xã Rạch Giá về phía biển và khu vực bị sạt lở trên đường Nguyễn Công Trứ được bảo vệ bằng hệ thống tường cọc bản bêtông dự ứng lực

g Công trình bờ kè trung tâm thương mại thị xã Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang Bờ kè trung tâm thương mại thị xã Hà Tiên trong khu vực bến Trần Hầu mới xây vào đầu tháng 2/2003 thì một tháng sau đã bị hư hại nặng Ngay cả phần được xây dựng bằng cọc bản thì một phần bị sụp và trôi ra biển, phần khác bị nghiêng ra sông

’ Qua những thống kê sơ bộ về hư hại của các công trình bờ kè bằng tường cọc bản nêu trên, có thể rút ra một số kết luận sau:

¾ Mặc dù tường cọc bản có nhiều ưu điểm trong chống sạt lở bờ sông và bảo vệ công trình nhưng lí thuyết tính toán áp lực ngang lên tường cọc bản vẫn chưa hoàn chỉnh Hầu như những cách tính hiện nay là xem tường cừ như thanh cứng tuyệt đối dù nó là kết cấu có độ cứng hữu hạn, bên cạnh đó không xét đến tương tác giữa tường và đất, bỏ qua sự phân phối lại áp lực tác dụng, sự phân phối lại nội lực trong kết cấu khi làm việc

¾ Người thiết kế không nắm rõ địa chất công trình, đôi khi bỏ qua những lớp đất yếu Hậu quả là không tính đúng mức độ ổn định và biến dạng của công trình

¾ Trong tính toán không xét đến sự giảm các chỉ tiêu đất nền khi ngập nước Đồng thời cũng không xét đến áp lực của dòng chảy, dòng triều; bỏ qua ảnh hưởng xói mòn bề mặt và xói lở lòng dẫn có thể làm cọc mất ổn định

¾ Sự cố công trình xảy ra độ cắm sâu của cọc vào đất chưa đủ, chiều dài neo không vượt qua phạm vi cung trượt nguy hiểm hay thiếu chiều dài neo Rất hay xảy ra trường hợp khi tính toán neo không trừ cho đoạn neo nằm trong phạm vi cung trượt nguy hiểm

¾ Phương tiện thi công không đầy đủ, lực lượng lao động thiếu kinh nghiệm, trình độ thi công còn kém cũng là các nguyên nhân làm cho công trình bờ kè tường cọc bản bị hư hại

’ Những nguyên nhân trên tuy không phải là tất cả nhưng bao trùm phần lớn trong tất cả các trường hợp bị sự cố về tường cọc bản Và không phải khi thấy những khiếm khuyết của phương pháp thì lại quay về những phương án truyền thống Phải khẳng định rằng bảo vệ công trình ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long bằng tường cọc bản bêtông cốt thép ứng lực trước là giải pháp hiệu quả nhất Vấn đề là phải xem xét giải quyết các nguyên

nhân khiến cho công trình bị sự cố Đó cũng là mục đích của đề tài này Tác giả

sẽ nghiên cứu về các vấn đề sau:

¾ Đất yếu đồng bằng sông Cửu Long

¾ Lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long

¾ Các lí thuyết tính áp lực đất tác dụng lên tường cọc bản

¾ Các lí thuyết tính ổn định mái đất bờ sông có và không có công trình trên đó

¾ Các giải pháp tính toán tường cọc bản có neo và không neo có xét đến ảnh hưởng tương tác giữa tường và đất, ảnh hưởng của độ cứng tường cũnh như sự phân phối lại áp lực lên tường

¾ Giải pháp tính toán mức độ ổn định tổng thể công trình bờ kè

CHƯƠNG 2

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU VEN SÔNG VÀ LŨ LỤT

Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

2.1 Những đặc điểm cơ bản của đất yếu ven sông

2.1.1 Khái niệm về đất yếu

Khái niệm đất yếu là một khái niệm chỉ có ý nghĩa tương đối có liên quan đến các đặc trưng cơ lí của đất và tải trọng công trình tác dụng lên đất nền

Về mặt định tính, khái niệm đất yếu được dùng cho các loại đất không đủ khả năng chịu tải công trình Như vậy, một loại đất thì có thể coi là yếu với công trình này nhưng lại không yếu với công trình khác có tải trọng nhỏ hơn Rõõ ràng

“đất yếu” là một khái niệm rộng và khó xác định

Để thu hẹp khái niệm về đất yếu, có thể dựa vào các chỉ số định lượng về chỉ tiêu cơ lí sau:

γw≤ 1.7 g/cm3; e0 ≥ 1.0; w ≥ 40%; Sr ≥ 0.8

E0 ≤ 50 daN/cm2; a ≥ 0.01cm2/daN; φ ≤ 100; c ≤ 0.1 daN/cm2

Tóm lại đất yếu là đất hầu như hoàn toàn bão hòa nước, có độ rỗng lớn, tính nén lún lớn, sức chống cắt nhỏ không đáng kể Trên thực tế, đất yếu gồm các loại sau:

- Cát nhỏ, cát mịn ở trọng thái bão hòa nước

- Các loại sét, á sét bão hòa nước ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy, chảy

- Các loại đất bụi, đất bùn, than bùn

- Các loại đất hoàng thổ

Trong thực tế xây dựng thường gặp nhất là đất yếu bão hòa nước có nguồn gốc từ trầm tích biển, trầm tích sông hồ và trầm tích châu thổ

2.1.2 Đặc điểm chung của đất yếu ven sông

Đất yếu ven sông ngoài những đặc trưng cơ lí chung của đất yếu còn có những khác biệt do chịu tác động của mực nước sông, của dòng chảy, ảnh hưởng cấu tạo bờ và hầu như luôn ở trong trạng thái bão hòa nước

Nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam cho thấy sức chịu tải, sức kháng cắt của đất sẽ bị giảm khi bị xáo trộn, bị ngập nước hay chịu tác động của dòng chảy Nước trong đất luôn liên hệ chặt chẽ với chế độ dòng chảy của sông và với chế độ thuỷ triều Môi trường ven sông làm cho đất bị xói mòn hoặc xảy ra các hiện tượng xói ngầm, cát chảy đối với các loại đất cát, cát pha, đặc biệt là khi có nhiều thành phần cát hạt mịn Đối với nhiều loại đất yếu, khi ở trong trạng thái bão hòa nước thì tính nén lún gia tăng rất nhiều

So với đất sâu trong bờ thì đất ven sông luôn tiềm tàng một mức độ bất ổn định Do chênh lệch độ cao giữa bờ sông và đáy sông nên khối đất bờ sông tồn tại

một thế năng phụ thuộc vào khối lượng khối đất và độ chênh cao Lòng sông càng sâu thì thế năng lớn, và khi dộ ẩm tăng thì khối đất sẽ gia tăng khối lượng và thế năng Trong điều kiện ổn định thì thế năng của khối đất được cân bằng bởi nội năng của nó thể hiện qua sức chống trượt Sức chống trượt được xác định theo công thức Coulomb S f =σtgφ +c trong đó các tham số σ,φ,c phụ thuộc vào trạng thái độ chặt độ ẩm của đất Trong điều kiện bão hoà thì sức chống trượt bị suy giảm và đất có thể bị mất ổn định ngay cả khi không gia tải Dĩ nhiên, khả năng này sẽ tăng rõ rệt khi gia tăng tải trọng tác dụng

Bên cạnh những nguyên nhân trên thì dòng chảy tràn, dòng triều, sóng và dòng chảy của sông sẽ làm gia tăng khả năng mất ổn định của khối đất ven sông lên hơn nữa Sóng, dòng chảy tràn tạo thêm lực tác dụng lên khối đất, trong khi đó dòng chảy sông và cả dòng triều sẽ tạo ra những hàm ếch ở bờ sông Những hàm ếch này giảm sức chống trượt tổng thể của khối đất mà có thể thấy rõ là giảm chiều dài đường chống trượt của cung trượt nguy hiểm

Hình 2-1: Các nhân tố ảnh hưởng đến độ ổn định bờ sông Sự mất ổn định của đất ven sông dẫn đến sạt lở mái dốc bờ sông Có thể phân chia sạt lở bờ sông thành hai dạng quá trình chủ yếu sau:

- Dạng sạt lở do xói rửa, sạt lở bề mặt

Dạng này xảy ra ở những khu vực đất nền là đất dính và các lớp đất phía dưới

ít bị xói mòn hơn các lớp trên Sóng do dòng chảy, do thuỷ triều và dòng chảy bề mặt có tác dụng xói mòn các lớp đất bề mặt Hiện tượng sạt lở bờ sông dạng này xảy ra không bất ngờ, có qui mô không lớn như (thường trên bờ biển) và có thể kiểm soát được

- Dạng sạt lở do xói chân mái dốc (hàm ếch)

Dạng sạt lở này xảy ra ở nơi có cấu tạo địa chất gồm một lớp đất dính, dưới đó trong khoảng từ mặt đất tới đáy sông có lớp cát mịn đến trung Dòng chảy tạo áp lực thuỷ động tác dụng vào lớp đất này làm cho nó bị xói sâu vào bờ Đến khi độ xói ngầm đủ sâu vào bờ thì khối đất phía trên bị sâp xuống dưới tác

dụng của tải trọng công trình và tải trọngbản thân của khối đất Sạt lở do xói ngầm khó kiểm soát, thường diễn ra đột ngột và gây nhiều thiệt hại

Hình 2-2: Sạt lở do xói ngầm

2.2 Đặc điểm của đất sét đồng bằng Cửu Long

2.2.1 Khái quát về địa chất đồng bằng sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) được hình thành từ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông cùng dòng chảy mang phù sa của các hệ thống sông Cửu Long, Đồng Nai, Vàm Cỏ

Trầm tích ĐBSCL thuộc loại trầm tích trẻ thuộc kỉ thứ tư có đặc tính biến dạng lớn, độ bền kém Lớp đất bề mặt chủ yếu là trầm tích Holoxen (thượng và hạ) hình thành trong điều kiện yên tĩnh của biển Đông với thời gian trầm tích 5000

÷ 12000 năm Chiều dày của lớp này trên đồng bằng từ vài mét đến vài trăm mét và tăng dần theo hướng Tây Bắc – Đông Nam (theo sông Tiền, sông Hậu) và hướng Đông Bắc – Tây Nam (theo hướng từ thềm lục địa cổ ở miền Đông Nam Bộ) Địa hình đồng bằng tương đối bằng phẳng hơi nghiêng ra biển với độ dốc không đáng kể, cao độ trung bình là 0.5 ÷ 1.5m

Dựa vào cấu tạo địa chất, và địa hình, có thể giới hạn đồng bằng sông Cửu Long trong phạm vi có ranh giới phía đông bắc, bắc là thềm lục địa cổ miền Đông Nam bộ, phía Bắc là biên giới Việt Nam – Cambodia, phía tây là vịnh Thái Lan, phía đông và phía Nam là biển Đông Hiện nay đồng bằng vẫn đang được mở rông về phía Đông Nam và phía Nam do phù sa của hệ thống sông Cửu Long mang đến

Do điều kiện thành tạo nên thành phần chủ yếu trầm tích là các khoáng sét có nguồn gốc lục địa và những khoáng vật thứ sinh Bên cạnh trầm tích có nguồn gốc từ đá là các trầm tích có nguồn gốc hữu cơ Đặc điểm trên quyết định một loạt tính chất đặc biệt của đất đồng bằng mà ở nơi khác không có Đó là tính trương nở,

co ngót và nén lún

Quá trình tạo đá của các trầm tích sét ở đồng bằng là quá trình khử nước và nén chặt, nhờ các quá trình lý hóa và áp lực của trọng lượng bản thân Bởi vậy các trầm tích trẻ có độ bền tăng theo chiều sâu Ơû cùng một nơi, độ cố kết của các trầm tích trẻ tăng theo chiều sâu; ở cùng một chiều sâu, độ cố kết của các trầm tích sẽ tăng theo chiều ngang từ biển vào phía Đông Bắc và từ đông, tây về phía sông Tiền, sông Hậu

Các đặc trưng cơ lí cơ bản của đất yếu ở ĐBSCL tiêu biểu như sau:

* Dung trọng tự nhiên γw = 1.45 ÷ 1.55 g/cm3

* Dung trọng khô γd = 0.64 ÷ 0.95 g/cm3

* Độ ẩm tự nhiên w = 65% ÷100%

* Hệ số rỗng e = 1.5 ÷ 3.0

* Góc nội ma sát ϕ = 20÷50

* Lực dính ctc = 0.05 ÷ 0.06 kG/cm2

* Module biến dạng tổng quát E0 = 50 ÷ 60 T/m2

* Module biến dạng tỉ đối của N.N Maslov eM = 50 ÷ 100mm/m

* Chỉ dố dẻo Ip = 22 ÷ 65 %

* Độ sệt B > 1.0

2.2.2 Đặc điểm cơ bản của đất sét yếu

Đất yếu đồng bằng sông Cửu Long có những đặc điểm của đất sét có liên quan đến thành phần khoáng vật của nó và sự tương tác giữa các thành phần ấy

a Thành phần khoáng đất sét

Trong đất sét có hai thành phần: phần phân tán mịn và phần phân tán thô

- phần phân tán thô có kích thước lớn hơn 2µm chủ yếu gồm các thành phần khoáng chất có nguồn gốc lục địa như thạch anh, mica, feldspar, …

- phần phân tán mịn gồm những hạt bé có kích thước 2 ÷ 0.1µm và keo có kích thước 0.1 ÷ 0.001µm Phân tán mịn chủ yếu là sản phẩm của quá trình phong hoá các khoáng vật thứ sinh, thường gặp nhất là 3 nhóm điển hình: Kaolinite, Illite và Monmorilonite

Các khoáng trên dễ bị nước xâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể và gây trương nở, đặc biệt là Monmorilonite Đất sét có chứa nhiều khoáng

monmorilonite sẽ có tính nén lún lớn hơn, sức chịu tải nhỏ hơn đất sét chứa

khoáng Kaolinite hoặc Illite Khi môi trường chuyển qua axit thì khoáng

Monmorilonite bị phá hoại, chuyển thành Kaolinite và các khoáng sét khác

Sự có mặt của các khoáng vật sét không chỉ là dấu hiệu cho biết điều kiện mội trường thành tạo mà còn có tầm quan trọng trong xác lập các tính chất cơ lí của đất sét Vì vậy, khi đánh giá đất sét về phương diện công trình, cần xét đến thành phần khoáng sét của chúng

Đất sét ở đồng bằng sông Cửu Long có thành phần khoáng sét

Monmorilonite chiếm nhiều nhất nên là đất sét yếu có khả năng chịu tải kém, tính biến dạng lớn và kéo dài cùng nhiều tính chất khác của monmorilonite

b Nước trong đất

Nước trong đất sét yếu bao gồm nước liên kết và nước tự do (trọng lực) — Nước liên kết gồm nước hấp phụ là lớp nước bao bọc trực tiếp các hạt đất và nước màng là lớp nước bao ngoài nước hấp phụ Nước hấp phụ được liên kết với hạt đất bằng lực hút dính rất lớn (hàng trăm đến hàng ngàn atmosphere) và rất khó

bị lấy đi Nước màng được giữ liên kết với hạt đất bằng lực hút dính khoảng vài trăm atmosphere, có thể bốc hơi và ngưng tụ trên bề mặt lớp hấp phụ khi độ ẩm và nhiệt độ môi trường thay đổi và có thể bị tách ra khỏi hạt đất khi có áp lực lớn Nước liên kết có độ nhớt khá lớn, độ đàn hồi khá cao và có ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính của đất sét, nhất là đặc tính biến dạng lâu dài của đất

— Nước tự do gồm nước trọng lực và nước mao dẫn Những loại nước này không chịu ảnh hưởng của lực hút dính với hạt rắn mà chỉ chịu tác dụng của trọng lực Nước tự do tồn tại trong nhửng lổ rỗng giữa các hạt đất và có thể tách rời khỏi đất khi chịu tác dụng của áp lực, nhiệt độ, …

Các hạt sét cùng hoạt tính của chúng với nước trong đất làm cho đất sét có những đặc tính mà những loại đất khác không có như thành phầøn lực dính kết trong đất, hiện tượng từ biến, hiện tượng lưu biến, gradient thuỷ lực ban đầu, khảø năng hấp thụ, tính dẻo của đất …

Hình 2-3: Sơ đồ phân bố các hạt sét theo Xergeev

c Độ bền cấu trúc và lực dính kết cấu trúc

Một trong những đặc trưng quan trọng của đất sét là độ bền cấu trúc (còn gọi là cường độ kết cấu, σc hay qkc) Đối với đất sét yếu, độ bền của 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 đất sét có tính chất phân tử và thuộc loại ngưng keo xúc biến Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn

σc thì biến dạng rất nhỏ, có thể bỏ qua Khi tải trọng vượt quá σc thì biểu đồ ứng

suất biến dạng có độ dốc rất lớn Trị số σc của đất sét yếu vào khoảng 0.2÷0.3

Sức chống cắt tổng quát của đất ở trạng thái cân bằng giới hạn được thể hiện qua biểu thức của Coulomb S f =σtgφ +c Trong đó σ là ứng suất pháp, φ là góc ma sát trong và c là lực dính của đất

Đối với đất sét yếu thì sức chống cắt chủ yếu là lực dính Theo giáo sư N.N Maslov thì lực dính kết c được phân chia thành hai thành phần: lực dính cứng có nguồn gốc liên kết cấu trúc Cc (liên kết ximăng) và lực dính mềm có nguồn gốc

d Tính dẻo

Độ dẻo của đất sét phụ thuộc vào nhiều nhân tố: mức độ phân tán, thành phần khoáng, lượng và tính chất hóa học của nước trong đất Để phân loại tính dẻo của đất sét người ta dùng chỉ số dẻo được tính toán theo các giới hạn Atterber

Ip =Wc -Wp Ngoài ra A.V Skempton cũng đề nghị dùng chỉ số Ak – chỉ số hoạt tính keo, để biểu thị mối quan hệ giữa thành phần tính chất hóa keo và độ dẻo của đất sét

c

n c

p c k

M

W M

W W

Trong đó: Wc: Giói hạn chảy; Wp: Giới hạn dẻo; Mc: hàm lượng hạt sét;

Ip : chỉ số dẻo

Khi đó: Nếu: Ak > 1.25 đất sét có hoạt tính keo cao

Nếu: 1.25> Ak > 0.75 đất sét có hoạt tính keo vừa

Nếu: Ak <0.75 đất sét có hoạt tính keo thấp

Chỉ số Ak của đất sét, bùn sét ở đồng bằng sông Cửu Long có thể tham khảo theo một số vị trí sau:

e Tính biến dạng của đất sét

Do sự quá trình hình thành là bồi tụ và lắng đọng trong môi tường nước và đặc điểm cấu trúc của hạt sét nên giữa các hạt đất có có lực dính mềm khá lớn Quá trình cố kết do trọng lượng bản thân luôn bị kìm hãm bởi lực dính này làm cho trong đất sét luôn tồn tại một áp lực nước lỗ rỗng lớn hơn so với biểu đồ quan hệ e – p và độ rỗng thực tế luôn lớn hơn độ rỗng theo cấp áp lực thực tế Khi có tải trọng ngoài thì áp lực nước lỗ rỗng cũng gia tăng chậm và kéo dài ngay cả khi không còn tải tác dụng

Tính chất biến dạng của đất sét do bản chất của mối liên kết giữa các hạt sét quyết định Có thể phân chia biến dạng này thành biến dạng có thể hồi phục và biến dạng không thể hồi phục (biến dạng dư)

Biến dạng hồi phục gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng cấu trúc hấp phụ:

- Biến dạng đàn hồi: xảy ra khi tải tác dụng chưa vượt quá độ bền cấu trúc của đất và đất chưa hể hiện tính dẻo, mới thể hiện tính đàn hồi

- Biến dạng cấu trúc hấp phụ: tải trọng tác dụng khiến chiều dày của lớp nước màng hấp phụ thay đổi dẫn đến biến dạng Biến dạng xảy ra một khi áp lực ngoài tác dụng vượt qua áp lực hấp phụ của hạt sét Biến dạng này sẽ hồiphục khi dỡ tải và đất ở trong môi trường ẩm (bão hòa)

Biến dạng dư, hay còn gọi là biến dạng kết cấu xảy ra khi lực dính cứng trong cấu trúc sét bị phá huỷ Các liên kết này một khi bị phá hoại sẻ hồi phục rất chậm (hàng ngàn năm trong điều kiện tự nhiên) và có khi không trở về tính chất trước khi bị phá hoại Biến dạng này có đặc điểm là nó sẽ củng cố cấu trúc của đất sét yếu khi áp lực tác dụng lên hạt sét nhỏ và tiến trình củng cố kéo dài cùng với quá trình nén chặt

f Gradient thuỷ lực ban đầu

Các thí nghiệm thấm trong đất sét cho thấy đối với đất sét nước chỉ thấm qua khi độ dốc thuỷ lực lớn hơn một giá trị ngưỡng gọi là gradien thủy lực ban đầu Gradien thuỷ lực ban đầu là kết quả của khả năng liên kết của màng nước xung quanh hạt sét, màng nước này ngăn không cho nước tự do xuyên qua và cần một áp lực thuỷ lực đủ lớn để phá sự liên kết này nước mới bắt đầu thoát qua Trị số gradien thuỷ lực ban đầu tăng cùng với độ ẩm khi độ ẩm giảm và độ chặt của đất tăng Ở đất sét yếu, do có độ ẩm cao (hầu như bão hòa nước) và độ chặt nhỏ nên trị số gradien thuỷ lực ban đầu khá nhỏ

g Tính lưu biến của đất sét yếu

Do tính nhớt của màng nước liên kết nên trong đất sét là một môi trường dẻo nhớt Chính đặc điểm này làm cho đất sét có tính từ biến và xúc biến (gọi chung là lưu biến)

Từ biến của đất sét thể hiện khi ứng suất (σ, τ) tác dụng không đổi nhưng biến dạng vẫn tăng lên theo thời gian

Xúc biến (hay còn gọi là hiện tượng chùng ứng suất) của đất sét thể hiện sự giảm yếu của ứng suất khi giữ biến dạng không thay đổi

Tính lưu biến của đất sét làm cho biến dạng của đất dưới tác dụng của tải trọng thay đổi trong thời gian rất lâu, có khi đến hàng trăm năm

2.3 Phân bố đất yếu đồng bằng sông Cửu Long

Hình 2-4: Phân vùng đất yếu ở ĐBSCL Hầu như toàn bộ khu vực ĐBSCL là đất sét yếu có khoáng chất thứ sinh chiếm hàm lượng lớn là Monmorilonite (Al2O3 4SiO2 nH2O) Theo đặc trưng thành phần thạch học, tính chất địa chất công trình, địa chất thuỷ văn và chiều dày của tầng đất yếu có thể chia thành 5 khu vực đất yếu như sau (hình 2-4):

độ sâu 1÷ 5m có tính ăn mòn axit và ăn mòn sulfat Khu vực này phân bố xung quanh vùng Thất Sơn thuộc hai tỉnh An Giang và Kiên Giang

Phân khu IIb: bùn sét, bùn á sét có niên đại a, amQIV phân bố không đều hoặc xen kẹp trên nền sét chặt QI-III chiều dày không quá 80m Các đặc tính khác giống phân khu IIa

Phân khu IIc: Dạng đất bùn như IIa, IIb nhưng chiều dày không quá 25m Phân khu II d: Dạng đất bùn như các phân khu trên nhưng chiều dày không quá 30m

—Khu vực III:

Bao gồm các loại: cát hạt mịn, á cát xen kẹp ít bùn á cát; bùn á cát

Phân khu III a: Nằm trong hai tỉnh Bạc Liêu và Sóc Trăng, đất thường gặp chủ yếu là các loại á cát, cát bụi, xen kẹp ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (m, am, abmQIV) nằm trực tiếp trên nền trầm tích nén chặt QI-III Chiều dày tầng trầm tích yếu không quá 60m Địa hình có cao độ trung bình từ 1÷2m đến 5÷7m Mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0.5 ÷ 2.0 m, nước có tính ăn mòn bêtông và bêtông cốt thép

Phân khu IIIb: phân bố trong khoảng giữa sông Hậu và sông Tiền thuộc tỉnh Trà Vinh Đất ở phân khu này cũng có những đặc trưng giống như phân khu IIIa, nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 40m

Phân khu IIIc: phân bố dọc theo sông Tiền và sông Cổ Chiên thuộc tỉnh Bến Tre Nền đất yếu ở đây có các tính chất, đặc trưng giống như IIIa, IIIb, nhưng chiều dày của tầng Holoxen không quá 25m

Phân khu IV b: phân bố trong vùng Nhà Bè – Cần Giờ TpHCM Đất yếu ở đây bao gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét (abm QIV), thuộc tầng Holoxen, chiều dày của chúng không quá 50 m phủ trên tầng QII-III và N2 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,

— Khu vực V: phân bố dọc theo bờ biển chạy dài từ Bến Tre tới Cà Mau Đất

yếu ở khu vực này thường gặp là bùn, than bùn dày từ 5÷10m đến 40÷50m Nước

ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, chịu ảnh hưởng của chế độ thủy triều, nứớc có

tính ăn mòn hóa học

Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy

sông do kế cấu đất chưa được ổn định vì mới được tạo từ quá trình bồi lắng phù sa

và tác dụng của chế độ thuỷ triều cũng như tác dụng của sóng

2.4 Tính toán thống kê các đặc trưng cơ lí cơ bản đất ven sông ở ĐBSCL

2.4.1 Xác định trị tiêu chuẩn và trị tính toán của các chỉ tiêu cơ lí đất nền

Có tổng cộng tất cả 17 chỉ tiêu cơ lí thu được từ sơ đồ 3 pha, trong đó có 9

chỉ tiêu cơ bản được xác định từ thí nghiệm Từ thí nghiệm nhiều mẫu đất và qua

thống kê ta mới có thể xác định được các chỉ tiêu tiêu chuẩn cũng như các chỉ tiêu

tính toán Qui trình thống kê các chỉ tiêu tiêu chuẩn và tính toán được chỉ dẫn cặn

kẽ theo các tiêu chuẩn TCXD 45-78 và TCXD 45-70 có thể tóm tắt như sau:

Chỉ tiêu tiêu chuẩn:

Theo TCVN 45-78: trị số tiêu chuẩn của một chỉ tiêu A nào đó của đất (ký

hiệu Atc) được xác định theo công thức:

n

A A

Trong đó: Ai là trị số riêng lẽ của chỉ tiêu; n là số trị số riêng của tập thống kê

Chỉ tiêu tính toán: Chỉ tiêu tính toán là một trị số đặc trưng cơ học, vật lý của lớp

đất dùng trong thiết kế nền móng

Với biến độc lập:

n

t A

t C

=

− +

−

i

i TC TC

i tg C P

ασϕ

ϑi : ứng suất tiếp trong thí nghiệm cắt trực tiếp

t∀ : hệ số tra bảng phụ thuộc vào n và ∀

Khi tính nền theo cường độ (trạng thái giới hạn thứ nhất) chọn α =0,95 Khi tính nền theo biến dạng (trạng thái giới hạn thứ hai) chọn α =0,85 Theo TCVN 45-78: trong tính toán nền móng, mọi chỉ tiêu phải dùng chỉ tiêu tính toán Nhưng đối với dung trọng thể tích γ, các thông số C, ϕ được xác định theo biểu thức

ρ

±

=1

1

2

i n

)(

i

p n

τi,pi : trị số sức chống cắt τi ở cấp áp lực nén pi Mặt khác chú ý rằng, độ lệch γ (của tập hợp thống kê của nó) tính theo biểu thức:

p

1 2

1

τσ

−

− +

−

n

i tc tc

i tg c p

2.4.2 Kết quả thống kê các chỉ tiêu cơ lí cho mặt cắt địa chất tiêu biểu

Mặt cắt địa chất gồm 4 lớp, lớp đầu tiên là lớp thổ nhưỡng không có số liệu về chỉ tiêu cơ lí, các lớp sau có các đặc trưng được thống kê như sau:

Lớp đất số N01: Bùn sét

— Các đặc trưng vật lý cơ bản của đất:

Độ ẩm tự nhiên : Wtt = 72,85%

Hệ số rỗng tự nhiên : ett = 1,932

Dung trọng tư nhiên : γtt = 15,88 kN/m3

— Các đặc trưng cơ học cơ bản của đất:

- Xác suất tin cậy α = 0,85:

Lực dính tự nhiên : ctt = 0,0055 MPa

Góc nội ma sát tự nhiên : ϕtt = 4025’

Môđun biến dạng tổng quát :

E0 = 0,810 MPa ứng với σ = 0,1 Mpa

E0 = 1,357 MPa ứng với σ = 0,2 Mpa

E0 = 2,432 MPa ứng với σ = 0,3 Mpa

E0 = 3,597 MPa ứng với σ = 0,4 Mpa Hệ số cố kết

Cv = 9,05.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,05÷0,1Mpa

Cv = 6,78.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,1÷0,2 Mpa

Cv = 4,97.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,2÷0,4 MPa

- Xác suất tin cậy α = 0,95:

Lực dính tự nhiên : ctt = 0,0053 MPa

Góc nội ma sát tự nhiên : ϕtt = 4023’

Môđun biến dạng tổng quát

E0 = 0,790 MPa ứng với σ = 0,1 MPa

E0 = 1,347 MPa ứng với σ = 0,2 MPa

E0 = 2,422 MPa ứng với σ = 0,3 MPa

E0 = 3,577 MPa ứng với σ = 0,4 MPa Hệ số cố kết

Cv = 5,08.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,05÷0,1Mpa

Cv = 3,11.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,1÷0,2 Mpa

Cv = 1,79.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,2÷0,4 MPa Lớp đất số N02: Sét pha cát

— Các đặc trưng vật lý cơ bản của đất:

Độ ẩm tự nhiên :Wtt = 46,35%

Hệ số rỗng tự nhiên :ett = 1,233

Dung trọng tư nhiên :γtt = 17,77 kN/m3

— Các đặc trưng cơ học cơ bản của đất:

- Xác suất tin cậy α = 0,85:

Lực dính tự nhiên : ctt = 0,0086 MPa

Góc nội ma sát tự nhiên : ϕtt = 7029’

Môđun biến dạng tổng quát

E0 = 1,0398 MPa ứng với σ = 0,1 MPa

E0 = 1,814 MPa ứng với σ = 0,2 MPa

E0 = 3,338 MPa ứng với σ = 0,3 MPa

E0 = 4,931 MPa ứng với σ = 0,4 MPa Hệ số cố kết

Cv = 5,71.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,05÷0,1MPa

Cv = 3,98.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,1÷0,2 MPa

Cv = 1,65.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,2÷0,4 MPa

- Xác suất tin cậy α = 0,95:

Lực dính tự nhiên : ctt = 0,0084 MPa

Góc nội ma sát tự nhiên : ϕtt = 7027’

Môđun biến dạng tổng quát :

E0 = 1,0397 MPa ứng với σ = 0,1 MPa

E0 = 1,804 MPa ứng với σ = 0,2 MPa

E0 = 3,328 MPa ứng với σ = 0,3 MPa

E0 = 4,911 MPa ứng với σ = 0,4 MPa Hệ số cố kết

Cv = 5,31.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,05÷0,1MPa

Cv = 3,42.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,1÷0,2 MPa

Cv = 1,27.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,2÷0,4 MPa Lớp đất số N03: Cát pha

— Các đặc trưng vật lý cơ bản của đất:

Độ ẩm tự nhiên : Wtt = 31,34%

Hệ số rỗng tự nhiên : ett = 0,903

Dung trọng tư nhiên : γtt = 18,69 kN/m3

— Các đặc trưng cơ học cơ bản của đất:

- Xác suất tin cậy α = 0,85:

Lực dính tự nhiên : ctt = 0,0253 MPa

Góc nội ma sát tự nhiên : ϕtt = 18058’

Môđun biến dạng tổng quát

E0 = 2,381 MPa ứng với σ = 0,1 MPa

E0 = 4,493 MPa ứng với σ = 0,2 MPa

E0 = 6,504 MPa ứng với σ = 0,3 MPa

E0 = 8,581 MPa ứng với σ = 0,4 MPa Hệ số cố kết

Cv = 4,51.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,05÷0,1MPa

Cv = 2,75.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,1÷0,2 MPa

Cv = 1,02.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,2÷0,4 MPa

- Xác suất tin cậy α = 0,95:

Lực dính tự nhiên : ctt = 0,0251 MPa

Góc nội ma sát tự nhiên : ϕtt = 18054’

Môđun biến dạng tổng quát

E0 = 2,371 MPa ứng với σ = 0,1 MPa

E0 = 4,483 MPa ứng với σ = 0,2 MPa

E0 = 6,484 MPa ứng với σ = 0,3 MPa

E0 = 8,561 MPa ứng với σ = 0,4 MPa

Hệ số cố kết

Cv = 4,07.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,05÷0,1MPa

Cv = 2,13.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,1÷0,2 MPa

Cv = 0,92.10-4cm2/sec ứng với σ = 0,2÷0,4 MPa

Hình 2-7: Mặt cắt địa chất tiêu biểu ở ĐBSCL