Nghiên cứu ứng dụng công nghệ dòng tia vữa xi măng cao áp jet grouting để sửa chữa nâng cao tính ổn định thấm nền cống đồng bằng áp dụng cho việc xử lý thấm cống mai trang phú xuyên hà nội

MỞ ĐẦU Các công trình Thủy lợi của nước ta xây dựng trong vùng đồng bằng: Miền Bắc là đồng bằng Bắc bộ Châu thổ sông Hồng , miền Trung là các dải đất đồng bằng ven biển, miền Nam là đồn

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ THÁI S ƠN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ “DÒNG TIA VỮA XI MĂNG CAO

CỦA NỀN CỐNG ĐỒNG BẰNG, ÁP DỤNG CHO VIỆC XỬ LÝ THẤM CỐNG

MAI TRANG - PHÚ XUYÊN - HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ THÁI S ƠN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ “DÒNG TIA VỮA XI MĂNG CAO

CỦA NỀN CỐNG ĐỒNG BẰNG, ÁP DỤNG CHO VIỆC XỬ LÝ THẤM CỐNG

MAI TRANG - PHÚ XUYÊN - HÀ NỘI

Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy

Mã số : 60 - 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NG ƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

1 TS Phan Tr ường Giang

Lời cảm ơn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới thầy giáo TS Phan

Trường Giang và thầy giáo GS.TS Phạm Ngọc Quý đã hướng dẫn, chỉ bảo

tận tình trong quá trình thực hiện luận văn;

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa sau Đại học, các thầy cô giáo các bộ môn của trường Đại Học Thủy Lợi Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức trong suốt chương trình cao học cũng như trong quá trình thực hiện luận văn này;

Tác giả xin chân thành cám ơn Ban Giám Đốc Ban Quản lý Đầu tư và xây dựng Thủy Lợi 1 và tập thể Cô, Chú , Anh Chị Em trong cơ quan đã hết sức tạo điều kiện và giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này;

Xin cảm ơn gia đình và các bạn bè đã động viên khích lệ, tạo điều mọi điều kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời gian

Hà nội, Ngày tháng năm 2011 Tác giả luận văn

Lê Thái Sơn

Chương 1 : THẤM QUA NỀN CỐNG ĐỒNG BẰNG

Thứ tự Nội dung Trang

Chương 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG

NGHỆ JET- GROUTING DÙNG CHO VIỆC CHỐNG

Thứ tự Nội dung Trang

Thứ tự Nội dung Trang

Chương 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ

JET-GROUTING ĐỂ NÂNG CAO TÍNH ỔN ĐỊNH THẤM

CHO NỀN CỐNG MAI TRANG

123

Thứ tự Nội dung Trang

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 138

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình đồng bằng Bắc bộ 31

Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp trầm tích đệ tứ đồng bằng châu thổ sông Hồng - Sông Thái Bình ……….… 37

Hình 1.3: Hệ tầng địa chất thời kỳ cổ địa lý ……… ……… 38

Hình 1.4: Cột địa tầng tổng hợp khu vực đồng bằng sông Cửu Long 40 Hình 1.5: Phân vùng địa chất ĐBSCL ……….………… 41

Hình 1.6: Hiện tượng thấm, lún sụt bề mặt công trình ……… 48

Hình 1.7: Hiện tượng nứt dọc trục mặt đê, đập ………….… ……… 50

Hình 2.1: Công nghệ S ……….……… 63

Hình 2.2: Công nghệ D ……… 63

Hình 2.3: Công nghệ T ……….……… 63

Hình 2.4: Dây chuyền thiết bị thi công ……… 63

Hình 2.5: Máy khoan phụt SI-15SII ……….……… 64

Hình 2.6: Máy bơm vữa cao áp SG-75III …… ……….…… 64

Hình 2.7: Máy trộn vữa YGM-4 ……… ……… 65

Hình 2.8: Thứ tự thi công cọc Xi măng-đất (1 hàng) ……… … 67

Hình 2.9: Sơ đồ bố trí thi công cọc Xi măng đất (2 hàng) ….… … 68

Hình 2.10: Sơ đồ bố trí thi công cọc Xi măng đất tránh đá mồ côi 71

Hình 2.11: Minh họa cột nước thấm giảm sau tường chống thấm … 73

Hình 2.12: Thí nghiệm xói ngầm ……….……… 73

Hình 2.13: Quan hệ giữa hệ số thấm và độ rỗng ……… ……… 76

Hình 2.14: Quan hệ giữa hệ số thấm với hàm lượng Ximăng cho mẫu chế bị và mẫu thực tế ……….……… 77

Hình 2.15: Máy tạo áp lực thấm ……… ……… ………… 78

Hình 2.16: Giá và buồng thí nghiệm thấm ……… ……… 79

Hình 2.17: Buồng thí nghiệm thấm ……… ……… 79

Hình 2.18: Mẫu cọc XMĐ sau khi gia công ……… ….… 81

Hình 2.19: Mẫu cọc XMĐ được ngâm bão hòa trong đất …… …… 81

Hình 2.20: Sơ đồ tổ hợp mẫu thí nghiệm hệ số thấm-Hàm lượng XM

Hình 2.21: Khả năng chống thấm phụ thuộc hàm lượng Ximăng trên

mẫu trong phòng và hiện trường ……….….……… …

83

Hình 2.22: Sơ đồ ký hiệu bố trí thí nghiệm có phụ gia chống thấm … 83

Hình 2.23: Hệ số thấm K(cm/s) phụ thuộc hàm lượng Xi măng trên

Hình 2.24: Sơ đồ ký hiệu bố trí thí nghiệm có phụ gia chống thấm… 86

Hình 2.25: Biểu thị mối quan hệ Vvà J của mẫu NDX2B……… 87

Hình 2.26: Biểu thị mối quan hệ Vvà J của mẫu KCX2B……… 87

Hình 2.27: Biểu diễn kết quả đo hệ số thấm trong phòng cho các hàm

Hình 2.28: Biểu diễn kết quả đo hệ số thấm hiện trường cho các

Hình 2.29: Sơ đồ về chuyển dịch cắt của khối đất ……….…… …… 93

Hình 2.30: Sơ đồ tính áp lực động lực học lên mặt phá của dòng

Hình 2.31: Cơ chế dội lại của dòng tia không tự do, do bị giới hạn

Hình 2.32: Xác định chiều dày tường khi làm một hành cọc … …… 99

Hình 2.33: Xác định chiều dày tường khi làm hai hàng cọc …… … 99

Hình 2.34: Kết quả tính toán mô hình mặt cắt khi có tường chắn cho

Hình 2.35: Mô hình mô phỏng sự thẩm thấu qua tường bê tông đất

làm cho giá trị điện trở suất của thân đập bị giảm ……….…… 104

Hình 2.36: Sơ đồ vị trí các tuyến đo khu vực đập Khuôn Cát ……… 105

Hình 2.37: Mặt cắt điện trở suất của tuyến đo dọc theo tim đập ….… 107

Hình 2.38: Mặt cắt điện trở suất tuyến T3 cắt ngang qua đập trước

Hình 2.39: Mặt cắt địa điện tuyến thượng lưu của bức tường bê tông

Hình 2.40: Mặt căt địa điện phía hạ lưu bức tường bê tông đất … … 110

Hình 2.41: Mặt cắt điện trở suất tuyến T3 sau khi có bức tường

Hình 2.42: Cọc Xi măng đất bố trí theo hàng đơn ( 1 hàng cọc ) …… 112

Hình 2.43: Cọc Xi măng đất bố trí theo hàng kép ( 2 hàng cọc ) … 112

Hình 2.44: Bố trí Cọc Xi măng đất theo hình thức hàng đơn: … … 113

Hình 2.45: Tạo tầng phản áp trên đỉnh tường Xi măng đất …… … 114

Hình 2.46: Tạo tầng phản áp sau khi hoàn thành tường Xi măng đất 114

Hình 3.1: Sơ đồ minh họa tường cọc Xi măng đất ……… … …… 134

Hình 3.2: Sơ đồ dự kiến mặt bằng thi công ………… ……….…… 137

Hình 3.3: Hiện trạng Cống Mai Trang trước khi sửa chữa ……… … 152

Hình 3.4: Hiện tượng rạn nứt đáy, tường cánh Cống ………… …… 152

Hình 3.5: Sử lý khoan phụt vữa Ximăng đất ( Jet-Grouting ) bản đáy 153

Hình 3.6: Sử lý khoan phụt vữa Ximăng đất tường bên Cống …….… 154

Hình 3.7: Lấy mẫu nõn khoan cọc XMĐ thí nghiệm ………… …… 154

Hình 3.8: Thi công hoàn thiện mái Cống ……….…… 155

Hình 3.9: Công trình sau khi hoàn thành ……….……… 155

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Tổ hợp các mẫu Ximăng đất thí nghiệm ……… ……… 143 Bảng 2.2: Kết quả thí nghiệm hệ số thấm mẫu trong phòng - Không

Bảng 2.10: Đường kính cọc XMĐ phụ thuộc công nghệ thi công … 100 Bảng 2.11: TCXDVN 263-2006 ……… ……… 119 Bảng 3.1: Tổng hợp kết quả tính toán thủy lực ……… 127 Bảng 3.2: Tính toán chiều sâu bể tiêu năng theo phương pháp thử dần 129

MỞ ĐẦU

Các công trình Thủy lợi của nước ta xây dựng trong vùng đồng bằng: Miền Bắc là đồng bằng Bắc bộ ( Châu thổ sông Hồng ), miền Trung là các dải đất đồng bằng ven biển, miền Nam là đồng bằng Nam bộ ( Châu thổ sông

lắng trầm tích trải qua hàng triệu năm của lưu vực các con sông: Sông Hồng

và sông Thái Bình ở miền Bắc, miền Nam là đồng bằng sông Cửu Long, miền Trung là các con sông nhỏ đổ ra biển, ngày nay các vùng đồng bằng vẫn tiếp tục phát triển Do cấu tạo địa chất vùng đồng bằng nhìn chung là nền đất yếu rất dễ xẩy ra các hiện tượng mất ổn định như: Lún đất, thấm, xói lở, sạt trượt Nghiên cứu nền móng của các công trình Thủy lợi vùng đồng bằng, đặc biệt

là các công trình Cống vùng đồng bằng, từ đó đưa ra các biện pháp xử lý ổn định về thấm, xói lở đất, sạt trượt, chống lún là một yêu cầu cấp thiết trong giai đoạn hiện nay

Trong giới hạn của Đề tài, nghiên cứu ứng dụng công nghệ thi công cọc

Xi măng đất chống thấm goi là công nghệ (Jet - Grouting) để sửa chữa nâng cao tính ổn định thấm của nền Cống đồng bằng, từ đó áp dụng cho một dự án

cụ thể: Cống Mai Trang - Phú Xuyên - Hà Nội là một ví dụ điển hình để giải

móng các công trình Thủy lợi vùng đồng bằng

Thời gian qua, công nghệ ( Jet - Grouting ) đã được áp dụng rộng rãi để sửa chữa nâng cao tính ổn định thấm của nhiều công trình Thủy Lợi và đã thu được kết quả tốt mặc dù còn có trường hợp chưa đạt kết quả như mong đợi

Do vậy việc nghiên cứu công nghệ ( Jet - Grouting ) cần được tiến hành có hệ thống trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết trong và ngoài nước, kết hợp với việc

đúc rút kinh nghiệm thông qua các dự án đã tiến hành ở trong nước trong thời gian qua

II Mục đích của đề tài :

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về công nghệ : “ Dòng tia vữa Xi măng

bằng, đề xuất quy trình tạo vữa, thi công trộn sâu (Jet-Grouting), từ đó ứng dụng cho một dự án cụ thể: Nâng cao tính ổn định thấm của Cống Mai Trang

III Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

- Tiếp cận có kế thừa: Tham khảo các tài liệu, tiêu chuẩn trong và ngoài nước

đã công bố để có hướng đi đúng đắn

+ Nghiên cứu qua tài liệu về Jet- Grouting của nước ngoài

+ Nghiên cứu các phương pháp tính toán ổn định thấm qua nền Cống

- Về phương pháp thực hiện: Từ những nghiên cứu lý thuyết và đúc rút kinh

nghiệm những công việc đã thực hiện ở Việt Nam liên quan đến công nghệ Jet – Grouting

loại hư hỏng do thấm các công trình Cống vùng đồng bằng, nghiên cứu một

dự án xử lý cụ thể bằng công nghệ Jet-Grouting

hiện có chưa giải quyết được, nếu áp dụng Jet – Grouting thì có giải quyết được không, ưu nhược điểm là gì? Vấn đề công nghệ mới không những đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đạt được mục đích của chủ đầu tư ( Về tiến độ thi công,

về mức đầu tư hạn chế, về giải phóng mặt bằng, ) mà còn có dự toán rẻ hơn các giải pháp hiện có

IV Nội dung của luận văn :

Ngoài phần mở đầu , luận văn gồm có bốn chương cụ thể như sau:

Chương 1: Thấm qua nền Cống đồng bằng và các giải pháp sửa chữa

Nội dung của chương này đề cập khái quát về địa hình, địa chất, nền

các vùng đồng bằng Việt Nam Tổng quan về các hiện tượng thấm và thấm

qua nền móng Cống vùng đồng bằng, các giải pháp sửa chữa Ưu nhược điểm

của phương pháp Jet-Grouting

Chương 2: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Jet-Grouting dùng cho

việc chống thấm nền Cống vùng đồng bằng

Nội dung của chương này trình bày về công nghệ Jet-Grouting: Cấu tạo

Chương 3: Ứng dụng công nghệ Jet-Grouting để nâng cao tính ổn định

thấm cho nền cống Mai Trang-Phú Xuyên-Hà Nội

Nội dung của chương này đề cập đến hiện trạng hư hỏng của một công

trình cụ thể là Cống Mai Trang - Phú Xuyên - Hà Nội và ứng dụng công nghệ

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Những kết quả nghiên cứu mà luận văn đạt được, các vấn đề còn tồn tại

và hướng phát triển của luận văn

V Những đóng góp của luận văn:

( Dịch là: Công nghệ dùng tia vữa Xi măng cao áp trộn với đất ở sâu )

thấm dưới nền Cống đồng bằng

3 Ứng dụng kết quả nghiên cứu trên để thực hiện một dự án cụ thể là nâng cao tính ổn định thấm cho nền cống Mai Trang - Phú xuyên - Hà Nội

đồng bằng đang là yêu cầu cấp thiết hiện nay

sự vận động của nước dưới đất

nghiên cứu từ năm 1856 Trên cơ sở thực nghiệm, Darcy đã xác định quy luật thấm của nước trong môi trường lỗ hổng, đó là định luật thấm đường thẳng ( Tỷ lệ bậc nhất giữa tốc độ thấm với độ dốc thủy lực )

Lý thuyết suy rộng về sự vận động của nước dưới đất xuất hiện vào năm 1898, sau khi N.E.Jucôvxky công bố tác phẩm “ Nghiên cứu lý thuyết vận động của nước ngầm” Ông đã đưa ra khái niệm lực cản, lực khối lượng khi thấm và lần đầu tiên ông đã đưa ra phương trình vi phân về sự vận động của nước dưới đất Chính Jucôvxky đã đặt cơ sở khoa học để tiếp tục phát triển lý thuyết thấm

Năm 1904 Bussineque đã lập ra hệ phương trình vi phân không ổn định

và biện pháp tuyến tính hóa phương trình

Năm 1992 N.N Pavlôpvxky đã đề nghị dùng phương pháp Điện - Thủy động lực tương tự, để xác định các thông số của dòng thấm, mà cho đến nay

nó vẫn là một trong những phương pháp hiện đại nhất áp dụng cho đất bão hòa nước

Những vấn đề lý thuyết vận động không ổn định của nước dưới đất đã được Bussinesque nghiên cứu đầu tiên (1904) Phương trình vi phân vận động không ổn định do ông thành lập cho đến ngày nay vẫn được coi như là phương trình vi phân cơ bản của vận động không ổn định của nước dưới đất

Ngày nay lý thuyết thấm vẫn không ngừng phát triển và được ứng dụng vào nhiều chuyên ngành khác nhau

1.1.1 Tầm quan trọng của lý thuyết thấm:

Lý thuyết về sự vận động của chất lỏng ( Nước, dầu mỏ, hơi nước ) dưới đất, đá nứt nẻ hoặc trong môi trường xốp nói chung, gọi là lý thuyết thấm Việc nghiên cứu sự vận động của chất lỏng trong môi trường đất đá có

ý nghĩa quan trọng trong thực tế Nhiều vấn đề cần phải giải quyết bằng lý thuyết thấm như: Khai thác nước ngầm, khai thác dầu mỏ, tổn thất nước do thấm, thấm qua nền các công trình xây dựng vv

Đặc biệt trong công trình Thủy lợi lý thuyết thấm có vai trò quan trọng như cần xác định các đặc trưng của dòng thấm qua Đập đất, qua Đê, Cống tưới tiêu ngăn triều, thi công hố móng, nền công trình, thấm vòng quanh bờ công trình Trong thiết kế công trình Thủy lợi phải tính toán xác định các đặc trưng của dòng thấm như: Áp lực thấm, lưu lượng thấm, Gradien thủy lực Nhằm mục đích đánh giá độ ổn định thấm của nền công trình nói riêng

và độ bền của công trình nói chung

1.1.2 Các nguyên nhân gây thấm:

Nguyên nhân chính gây thấm trong đất bão hòa nước là do thế chuyển động của dòng thấm hay chính là Gradien cột nước thủy lực Nguyên nhân gây thấm trong đất không bão hòa ngoài tác nhân chính là Gradien cột nước thủy lực ( Bao gồm Gradien áp lực và Gradien cao trình ) còn có lực hút mao dẫn Thế chuyển động của dòng nước thấm:

Tổng năng lượng tại điểm A có thể biểu thị theo năng lượng trên trọng lượng đơn vị được gọi là vị thế hay cột nước thủy lực

hw = y +

g

Vw g P

U w w

nước trọng lực và áp lực do vậy có thể viết thành:

hw = y +

g P

U w w

3

Nước sẽ thấm từ nơi có tổng cột nước cao đến nơi có tổng cột nước thấp hơn

1.1.3 Tác hại của dòng thấm:

Thấm tại vùng cửa ra của công trình làm đất bão hòa nước gây lên các hiện tượng sình lầy

Với những công trình như Đập bê tông trọng lực, Cống, dòng thấm dưới nền công trình là dòng thấm có áp tác dụng lên đáy công trình làm ảnh

Tác hại của dòng thấm còn gây nên biến hình nền và vai công trình, cụ thể gồm các hiện tượng :

tăng lên và lại kéo theo hạt đất to hơn đi ra, hiện tượng xói ngầm cứ như vậy ngày càng phát triển Có trường hợp xói ngầm tạo ra rồi dừng lại, vì tạo ra tầng lọc tự nhiên Điều kiện phát sinh xói ngầm rất phức tạp, theo các kết quả

+ Hiện tượng xói ngầm do tiếp xúc: Khi J ở mặt tiếp xúc lớn, nếu cấp phối các lớp không hợp lý thì hạt nhỏ bị cuốn trôi vào kẽ hở của hạt lớn

+ Hiện tượng đẩy trồi ( Đùn đất do thấm ): Xảy ra với đất dính, ở cửa ra

+ Hiện tượng đùn đất do tiếp xúc: Đối với nền đất dính, khi tầng gia trọng là hạt lớn có thể có hiện tượng đùn đất các hạt nhỏ vào khe hở của các hạt lớn

+ Các hiện tượng khác: Khi trong nền đất có thể có các khe nứt, các khuyết tật, khi đó có các dòng thấm tập trung làm Građien thấm J tăng gây phá hoại

1.1.4 Môi trường thấm:

1.1.4.1 Thấm trong môi trường đất :

Môi trường đất là hỗn hợp nhiều pha: Pha rắn là các hạt tạo cốt đất, pha lỏng là nước, pha khí là không khí trong lỗ hổng

Nước trong đất có thể ở những trạng thái khác nhau : Nước ở thể hơi, nước ở thể bám chặt, nước ở thể màng mỏng, nước mao dẫn, nước trọng lực

Nước mao dẫn chứa đầy ở các khe rỗng của đất, chịu tác động của sức căng mặt ngoài và trọng lực Nước mao dẫn có thể chuyển động trong đất và

có thể truyền áp lực

Nước trọng lực ( Nước ngầm ) là nước tự do chứa đầy ở tất cả các khe rỗng của đất trừ các thể tích rất nhỏ có thể chứa không khí Nước trọng lực chịu tác dụng của trọng lực và nước ngầm, chuyển động được là do tác dụng của trọng lực Nước trọng lực có thể truyền được áp lực

Nước trong đất có trạng thái liên tục chuyển động tạo thành dòng nước ngầm, hay còn gọi là dòng thấm Cũng giống như chuyển động của nước mặt, chuyển động của nước ngầm có thể là có áp hay không áp Trong chuyển động không áp ở phía trên được giới hạn bởi mặt tự do còn gọi là mặt bão hòa, áp suất tại các điểm trên mặt đó bằng hằng số và bằng áp suất khí quyển

Không khí trong lỗ rỗng của đất ngoài tương tác với nước ở dạng hơi, không khí còn hòa tan ở trong nước, khoảng 2% thể tích nước

Theo tính chất bão hòa nước, môi trường đất chia ra làm hai loại: Đất bão hòa nước và đất không bão hòa

Đất bão hòa, Là môi trường chỉ bao gồm hai pha: Gồm cốt đất và nước chứa đầy trong các lỗ rỗng

Đất không bão hòa là hỗn hợp nhiều pha: Cốt đất, nước, không khí trong lỗ rỗng, mặt phân cách giữa không khí và nước nơi diễn ra sức căng mặt ngoài, còn được xem là một pha độc lập thứ tư

1.1.4.2 Nước thấm qua môi trường đá nứt nẻ hoặc môi trường đất

Giống như thủy lực lý thuyết thấm cũng dùng hệ số Raynôn giới hạn diễn ra chảy tầng Lúc đó dòng thấm tuân theo định luật Đarcy: “Lưu lượng thấm tỷ lệ bậc nhất với Gradien thủy lực” theo Pavlôpvxki thì:

Re =

23 , 0 75 , 0

1 +

de

ν

Mỗi nhà khoa học theo kinh nghiệm của mình đưa ra một công thức để

Trong thực tế, dòng thấm chảy tầng xảy ra ở môi trường đất sét, đất á sét, đất cát, hạt mịn ( d <= 1mm ), với điều kiện cốt đất không dịch chuyển

1.1.5.2 Theo yếu tố thời gian:

Dòng thấm được coi là ổn định khi các đặc trưng của dòng thấm như lưu lượng Q, lưu tốc V, áp suất thủy động P, Gradien J… không phụ thuộc thời gian mà chỉ phụ thuộc vào các tọa độ không gian Các đường dòng cũng không thay đổi theo thời gian và trùng với quỹ đạo chuyển động của chất điểm

2) Dòng thấm không ổn định:

Dòng thấm được coi là không ổn định khi các yếu tố đặc trưng của

vào thời gian Khi dòng thấm chuyển động không ổn định, ở mỗi điểm trong dòng thấm vectơ tốc độ thay đổi theo thời gian, nên các đường dòng cũng thay đổi theo thời gian Các đường dòng này cho biết hướng và các trị số của

quỹ đạo vận động của chất điểm là đường cong di chuyển của chất điểm ở

Do đó khi chuyển động không ổn định đường dòng không trùng với đường quỹ đạo

1.1.5.3 Theo tí nh chất của môi trường:

Theo tính chất của môi trường thấm, có dòng thấm trong môi trường đồng nhất, không đồng nhất, đẳng hướng, không đẳng hướng Môi trường thấm có thể được xác định là tổ hợp của hai tính chất đồng nhất và đẳng hướng Ví dụ môi trường thấm đồng nhất và đẳng hướng, đồng nhất không đẳng hướng, không đồng nhất đẳng hướng, không đồng nhất không đẳng hướng

Khái niệm không đồng nhất để chỉ mức độ thấm nước theo một phương xác định không giống nhau theo tọa độ không gian trong môi trường thấm khái niệm đẳng hướng để chỉ mức độ thấm nước theo các hướng là không giống nhau

1.1.5.4 Theo đặc điểm, tính chất của biên trên miền thấm:

Khi biên trên của dòng thấm bị chặn bởi đáy các công trình, tầng phủ

hơn áp suất khí quyển, thuật ngữ có áp được hiểu theo nghĩa có áp lực dư

với sông thuộc loại dòng thấm có áp

hoặc mặt đất thì dòng thấm không bị giới hạn và là dòng thấm không áp Giao

tuyến của mặt phẳng thẳng đứng với mặt bão hòa tạo nên đường bão hòa Trên mặt bão hòa, áp lực nước thấm bằng áp lực khí trời (Áp suất trên mặt

kênh, thấm vòng quanh bờ các công trình thủy lợi là các dòng thấm không

áp

1.1.5.5 Theo tính chất không gian của miền thấm:

dòng thấm 2 hướng và dòng thấm 3 hướng

1) Dòng thấm một hướng:

Các quy luật vận động dọc theo các quỹ đạo của dòng thấm hoàn toàn

độ dài bằng nhau

2) Dòng thấm hai hướng:

Khi nước vận động trong môi trường lỗ hổng mà tất cả các véc tơ tốc

độ của nước đều vận động song song với một mặt phẳng cho trước ta sẽ có

Dòng phẳng ngang: Thấm trong tầng chứa có kích thước theo mặt cắt ngang rất lớn nhưng theo chiều dày ( Phương đứng ) không lớn Biến dạng

Hiện tượng thấm qua thân Đê, Đập đất, Cống có chiều dài lớn là ví dụ điển hình cho dòng thấm hai hướng Biến dạng của đường dòng chủ yếu xảy

ra trong mặt phẳng đứng còn mặt bằng có tính chất song phẳng

dòng không song song với bất kỳ mặt phẳng cho trước nào thì vận động đó gọi là dòng không gian ba chiều Để xác định các yếu tố dòng chảy cần dùng đến tọa độ không gian Trong thực tế công trình thủy lợi dòng thấm trong thân đập có chiều dài đập ngắn, dòng thấm vòng quanh vai đập, dòng thấm tiếp xúc với những nơi tiếp xúc giữa đập đất và công trình bê tông là ví dụ về dòng thấm ba hướng

1.1.5.6 Theo đối tượng nghiên cứu thấm:

dưới nền các công trình, thấm vòng quanh bờ công trình Trong thiết kế, quản

lý vận hành các công trình, loại thấm này được đặc biệt chú ý vì hoạt động của nó có thể làm giảm thậm chí làm mất ổn định mái dốc, mất ổn định công

thì mới có thể giải quyết được các bài toán trên và có thể định được hình thức

và kết cấu công trình

2) Thấm trong môi trường đất đá tự nhiên:

1.1.5.7 Theo tính chất bão hòa của môi trường:

Theo tính chất bão hòa của môi trường chia ra làm hai loại: Dòng thấm trong đất bão hòa nước và dòng thấm trong đất không bão hòa nước

nghiên cứu trong nhiều thế kỷ qua ( Buckinhham 1907, Richard 1931, Dorey

1940 ) Khoảng 20 năm trở lại đây những nghiên cứu về đất không bão hòa

Định luật Darcy cũng đúng cho đất không bão hòa chỉ khác nhau ở hệ

số thấm của đất bão hòa giả thiết là không đổi còn đất không bão hòa hệ số thấm phải giả thiết là một hàm của độ hút dính, độ ẩm hoặc một biến khác

1.1.5.8 Theo biến dạng của cốt đất và tính chịu nén của chất lỏng:

Động thái đàn hồi của dòng thấm phát sinh khi có sự thay đổi tải trọng trên tầng chứa nước làm thay đổi áp lực, chế độ thấm đàn hồi là chế độ thấm

Chế độ thấm cứng là chế độ thấm trong môi trường chất lỏng không

được tính toán cho trường hợp nước không nén được và môi trường cốt đất không bị biến dạng

1.1.5.9 Các hiện tượng thấm khác:

Thấm vào còn gọi là ngấm thuộc loại thấm trong đất không bão hòa, ví

dụ ngấm do mưa, do tưới phun, do tháo nước vào đất khô Nghiên cứu thấm

3) Chuyển tải nhiễm bẩn:

3.1 G Fređlum xem hiện tượng chuyển tải nhiễm bẩn thuộc loại hình

3.2 Truyền ẩm: Chuyển động truyền ẩm ( Chuyển động của nước hoặc hơi nước ) do Gradien độ ẩm trong môi trường đất, cũng được nhiều tác giả xem là một loại hình thấm

§1.2 Đặc điểm địa hình, địa chất các vùng đồng bằng 1.2.1 Đặc điểm của địa hình Việt Nam:

1.2.1.1 Đặc điểm chung :

Việt Nam có địa hình tương đối đa dạng, lắm núi, nhiều sông, có cao nguyên lại có cả đồng bằng, bờ biển trải dài và uốn lượn, lúc nhô ra thì tạo thành bán đảo nhỏ, khi vòng lại hình thành vùng vịnh và cảng lớn Chính vì vậy, từ ngàn xưa, người Việt Nam đã mô phỏng và di huấn lại toàn bộ lãnh thổ và cũng chính là địa hình đất nước mình theo cấu trúc của hệ bát phân

“Tam sơn, tứ hải, nhất phần điền” Tuy nhiên, các quan hệ tỷ lệ giữa núi và đồng bằng trong diện tích phần đất liền không giống nhau giữa các vùng

là đồi núi, phía nam là bờ biển và ở giữa là đồng bằng, chủ yếu là do sông Hồng và sông Thái Bình bồi đắp qua hàng triệu năm tạo nên Trong khi đó, Trung Bộ lại chạy dài và hẹp, giống như chiếc đòn gánh hai đầu đất nước Đồi núi, đồng bằng và bờ biển xâm nhập lẫn nhau Địa hình Trung Bộ luôn bị chia cắt thành nhiều khoang bởi các con sông bắt nguồn từ dãy núi phía tây đổ ra biển Đông, hoặc những nhánh núi đôi khi nhô ra tận biển Dọc theo bờ biển là các đồng bằng nhỏ Xen kẽ giữa các sườn núi dốc là các thung lũng sâu và hẹp Tây nam Trung Bộ có một quần thể các cao nguyên đá hoa cương và bazan, được gọi là tây Nguyên Do nằm ở độ cao trung bình khoảng 900 mét

so với mặt nước biển, nên Tây Nguyên được ví như “mái nhà” của Đông Dương

So với Bắc Bộ và Trung Bộ thì địa hình Nam Bộ ít phức tạp hơn, chỉ có một số núi thấp ở vùng tiếp giáp với Tây Nguyên và miền tây tỉnh Kiên Giang giáp Campuchia, còn lại là bằng phẳng, trong đó có đồng bằng sông Cửu Long Cho đến nay, đồng bằng sông Cửu Long vẫn còn là một vùng đất thấp,

độ cao trung bình so với mặt biển chỉ vào khoảng 5 mét Một số vùng thuộc đồng bằng sông Cửu Long như tứ giác Long Xuyên, Đồng Tháp Mười và tây sông Hậu vẫn còn thấp hơn mặt biển nên hàng năm có khoảng một triệu ha bị

hàng triệu năm, vùng này vốn là một vịnh lớn và được bồi đắp dần lên bởi phù sa sông Cửu Long

Bắc, vùng núi Trường Sơn Nam và vùng núi Trường Sơn Bắc

Trên lãnh thổ Việt Nam có tới 2860 sông ngòi lớn nhỏ với tổng lượng

và do vậy thường làm xói mòn địa hình, cuốn đi một lượng bùn cát khá lớn, ước tính khoảng 300 triệu tấn/năm Tuy dọc theo bờ biển có tới 112 cửa sông lớn, nhưng không phải tất cả bùn cát các dòng sông mang theo đều đổ ra biển

mà một phần được giữ lại bồi đắp nên các đồng bằng rất trẻ

Trong toàn bộ hệ thống sông ngòi thì sông Hồng và sông Mê Kông là hai con sông lớn và quan trọng hơn cả Sông Hồng bắt nguồn từ Vân Nam

theo màu nước đỏ

Sông Mê Kông là một trong 10 con sông lớn nhất thế giới, bắt nguồn từ

Tây Tạng (Trung Quốc) chảy qua Myanmar, Lào, Thái Lan, Campuchia rồi

vào Việt Nam Sông Mê Kông có tổng chiều dài 4.220 km với lưu vực một

triệu km2

theo một tỷ tấn phù sa mỗi năm Từ Campuchia, sông Mê Kông chảy vào Việt

Nam chia thành hai nhánh Tiền Giang và Hậu Giang Dòng chảy tiếp nối với

/giây, vào

xưa đã có khái niệm dân gian rất sâu sắc về hình tượng con rồng nên đoạn

sông Mê Kông chảy qua Việt Nam với 9 cửa sông thông ra biển có thêm một

cái tên rất Việt: Cửu Long, tức là 9 con rồng

thống các Đảo và Quần Đảo Tính chung, ven bờ biển và trên thềm lục địa

vùng biển Việt Nam có khoảng bốn nghìn hòn Đảo, trong đó riêng vịnh Bắc

Bộ đã có tới ba nghìn Đảo lớn nhỏ Vịnh Bắc Bộ chính là phần tiếp nối của

Đảo đến thế Những Đảo thuộc vịnh Bắc Bộ hình thành nên các hệ thống Đảo

ở vịnh Hạ Long, Bái Tử Long và các khu xung quanh Đảo lớn Cát Hải, Cát

Bà, Bạch Long Vỹ Riêng vịnh Hạ Long và vịnh Bái Tử Long mỗi nơi có

chừng một nghìn hòn Đảo Quần Đảo Cát Bà cũng có tời 366 Đảo

Mê, Hòn Mát, Cồn Cỏ, Cù Lao Chàm, Cù Lao Xanh, Hòn Tre, Hòn Một, Phú

Quý, xa hơn nữa là quần Đảo Hoàng Sa và quần Đảo Trường Sa Vùng biển

phía nam cách Vũng Tàu 98 hải lý có 12 Đảo lớn nhỏ lập nên huyện Đảo Côn

Đảo ( Thuộc Bà Rịa – Vũng Tàu) Ngoài khơi biển Kiên Giang có Đảo Phú

Quốc rộng 573 km2, cách mũi Cà mau 156 km Cách cửa sông Ông Đốc 146

km là quần đảo Thổ Chu, gồm 9 đảo, trong đó đảo Thổ Chu là lớn nhất với diện tích10km2

núi thấp, hai đồng bằng lớn, nhiều sông ngòi và có bờ biển dài

1.2.1.2 Địa hình các vùng đồng bằng:

1) Đồng bằng sông Hồng: (Đồng bằng Bắc Bộ): Rộng khoảng 15.000km² được bồi đắp bởi phù sa của hai con sông lớn là sông Hồng và sông Thái Bình cùng các chi lưu của nó Đây là địa bàn cư trú của người Việt

cổ và cũng là nơi hình thành nên nền văn minh lúa nước

Hình 1.1: Hệ thống sông Hồng-sông Thái Bình

đồng bằng Bắc bộ

2) Đồng Bằng sông Cửu Long: (Đồng bằng Nam Bộ): Rộng trên

40.000km², là vùng đất phì nhiêu, khí hậu thuận lợi Đây là vựa lúa lớn nhất của Việt Nam

3) Đồng bằng miền trung:

nguồn từ dãy núi phía tây đổ ra biển Đông hoặc những nhánh núi nhô ra tận biển Dọc theo bờ biển là các đồng bằng có diện tích nhỏ, xen kẽ giữa các sườn núi dốc là các thung lũng sâu và hẹp Miền trung bị ảnh hưởng bởi gió

dân còn gặp nhiều khó khăn

1.2.2 Địa chất vùng đồng bằng sông Hồng:

Đồng bằng sông Hồng ( Đồng bằng Bắc Bộ ) được hình thành chủ yếu

do sự bồi lắng trầm tích của hai con sông chính và chi lưu của chúng là sông Hồng và sông Thái Bình trải qua hàng triệu năm Đồng bằng Bắc bộ có diện

Quảng Ninh và Hải Dương

1.2.2.1 Cấu tạo địa tầng :

Đồng bằng Bắc Bộ được cấu thành chủ yếu bởi lớp trầm tích Kainozoi

khu vực vịnh Bắc Bộ và châu thổ sông Hồng, các tác giả GS.TSKH- Mai

Việt Nam Tầng cấu trúc Kainozoi được cấu thành bởi ba phụ tầng: Phụ tầng

cấu trúc dưới; Phụ tầng cấu trúc giữa (Miocen) gồm hệ tầng Phong Châu (N1

Phụ tầng cấu trúc trên ( Pliocen- Đệ tứ ) có các đặc điểm như sau:

Hệ tầng Lệ Chi (Q 1

1

lc): Phân bố rộng rãi ở miền võng Hà Nội ở độ sâu từ 65÷70 m đến 90 m trở xuống Thành phần chính là cuội, cát, sỏi lẫn sét màu xám nguồn gốc phức tạp, chủ yếu nguồn gốc Sông hoặc Sông - Biển hỗn hợp Chiều dày trung bình 10÷20 m

tăng dần từ tây bắc xuống đông nam, từ 3 m ở tây, tây bắc đến 90 m ở trung tâm, phía đông và đông nam đồng bằng

Trong hệ tầng này, thành phần hạt thô chiếm tỷ lệ cao tới 50÷70%, và chiều dày lớn tạo nên tầng chứa nước qp với độ giàu nước từ trung bình đến lớn

này vắng mặt các trầm tích Holocen Có hai kiểu mặt cắt ở vùng lộ Trầm tích

3b

bột lẫn cát, cát sét xám trắng bị phong hoá có màu loang lổ, dày 5÷38 m Các

trầm tích này có khả năng chứa nước tốt Trầm tích Sông-Hồ-Đầm lầy (alb

3b

Các trầm tích này có khả năng chứa nước kém

cát hạt nhỏ, hạt vừa lẫn ít bột sét, dày 10÷40 m Phần trên chủ yếu là bột sét

lẫn cát màu xám, xám trắng bị phong hoá có màu loang lổ Nguồn gốc chủ

yếu Sông-Biển Chiều dày trung bình 5÷15 m Phần dưới mặt cắt là sét bột,

được xếp vào lớp thấm nước yếu ngăn cách giữa hai tầng chứa nước qh và qp Tại những nơi vắng mặt lớp sét này, hai tầng chứa nước qh và qp có quan hệ thuỷ lực trực tiếp với nhau tạo ra sự lưu thông giữa chúng Hoặc ở những vùng ven biển, nơi có lớp sét này dày, che chắn tốt, nên tầng chứa nước qp được bảo vệ khỏi bị ảnh hưởng của sự xâm nhập của nước mặn trong thời kỳ biển tiến Flandri

Hệ tầng Hải Hưng (Q 2

1-2

hh): Lộ với diện tích lớn ở tỉnh Hải Dương, Hưng Yên, Hà Tây còn ở các tỉnh Thái Bình, Nam Định, Hà Nam phân bố

ở độ sâu 5÷25 m Nguồn gốc các trầm tích này bao gồm:

tây bắc đồng bằng Thành phần chủ yếu là cát, cát bột

1-2

Nội, bên dưới là than bùn lẫn bột sét màu đen, bên trên là sét, bột sét màu

xám, giàu mùn thực vật

1-2

Tín ra phía biển Phía dưới là cát, cát lẫn bột sét, phía trên là bột cát, bột sét

chứa nhiều tàn tích thực vật

1-2

như Ninh Bình, Hải Phòng, Kinh Môn, Thành phần chính là bột sét, bột cát

chứa tàn tích thực vật và các thấu kính than bùn mỏng Chiều dày 3÷5 m

1-2

Nam, Ninh Bình, Hải Phòng,…Thành phần chính là sét bột , sét màu xám tro,

17÷26 m, Có các kiểu nguồn gốc sau:

3

Thành phần chính là cát, cát bột, đôi chỗ là bột sét, dày 5÷10 m

- Trầm tích Sông-Biển (amQ 2

3

Bình, Hà Nam Thành phần chính là cát, cát lẫn bột sét chứa nhiều vỏ sò hến, dày 5÷15 m

chính là cát, dày 0,5÷5 m

3

Thành phần chính là sét bột cát chứa nhiều tàn tích thực vật, than bùn, dày 1÷5 m

3

13÷20 m, có các kiểu nguồn gốc sau:

biển Thành phần chính là cát, bột sét, bột cát màu xám nâu, xám tro

những cồn cát chạy song song với bờ biển có độ cao 0,5÷3,5 m Thành phần

chính là cát hạt nhỏ

Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp trầm tích đệ tứ đồng bằng

Châu thổ sông Hồng - Sông Thái Bình

1.2.2.2 Thời kỳ cổ địa lý :

Thời kỳ cổ địa lý, ứng với các pha nâng hạ thềm lục địa, các đợt nước

đổi theo Diện tích vùng đồng bằng Bắc bộ ngày nay vẫn tiếp tục phát triển

mở rộng ra phía biển

Hình 1.3: Hệ tầng địa chất thời kỳ cổ địa lý