Nghiên cứu ổn định và biến dạng của đường dẫn vào cầu đắp cao cấp 80km h trên nền đất yếu, chịu ngập lũ, trên tuyến quốc lộ 1a , qua thành TP cần thơ và vùng phụ cận ven sông cần thơ, trong khu vực ĐBSCL

Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc I/-TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA ĐƯỜNG VÀO CẦU

Đại học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc

I/-TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA ĐƯỜNG VÀO CẦU ĐẮP CAO CẤP 80Km/h TRÊN ĐẤT YẾU VEN SÔNG CẦN THƠ – ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu ổn định và biến dạng của đường dẫn vào cầu đắp cao cấp 80 trên nền đất yếu, chịu ngập lũ, trên tuyến Quốc lộ 1A , qua thành TP Cần Thơ và vùng phụ cận ven sông Cần Thơ, trong khu vực ĐBSCL

2.NỘI DUNG:

PHẦN 1: TỔNG QUAN

Chương 1: Tổng quan về ổn định, biến dạng của đường dẫn vào cầu đắp cao trên đất

yếu

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

Chương 2: Đất yếu khu vực ven sông Cần Thơ khu vực TP.Cần Thơ và các vùng phụ cận Chương 3: Nghiên cứu các biện pháp xử lý nền đất yếu duới nền đường đắp cao đầu cầu Chương 4: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán ổn định của nền đất yếu duới nền đường

đắp cao đầu cầu

Chương 5: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán biến dạng của nền đất yếu duới nền

đường đắp cao đầu cầu

Chương 6: Tính toán và so sánh các biện pháp xử lý nền đất yếu dười nền đường đắp cao

đầu cầu cho một công trình cụ thể

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 7: Nhận xét - Kết luận - kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : …………

IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 28/2/2006

V.HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ BÁ KHÁNH

Nội dung và đề cương Luận án cao học đã được thông qua Hội đồng chuyên ngành n gày … tháng

… năm 2004

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Thầy Tiến Sĩ Lê Bá Khánh đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện luận văn Xin cảm ơn Thầy đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành luận văn này!

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Giáo sư Tiến sĩ Lê bá Lương, Thầy Tiến Sĩ Lê Bá Vinh và Thầy Tiến Sĩ Võ Phán đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian qua!

Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô phòng Quản Lý Khoa Học Khoa Sau Đại Học đã giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt những năm học cao học!

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn toàn thể gia đình, Ba mẹ, bè bạn và các đồng nghiệp, đã hỗ trợ động viên, tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian học và hoàn thành luận văn này!

SVTH

Nguyễn Từ Ngọc

MỤC LỤC

1 Đặt vấn đề nghiên cứu 1

2 Nội dung, phương hướng, phạm vi nghiên cứu 2

PHẦN 1: TỔNG QUAN

Chương 1: Tổng quan về ổn định, biến dạng của đường dẫn vào cầu đắp cao trên đất yếu 4

1 Hiện tượng, nguyên nhân gây ra sự mất ổn định và biến dạng công trình 4

2 Một số sự cố công trình trên đất yếu 5

3 Các nghiên cứu liên quan đến ổn định và biến dạng công trình trên đất yếu 8

4 Phạm vi và nội dung nghiên cứu 9

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

Chương 2: Đất yếu khu vực ven sông Cần Thơ khu vực TP.Cần Thơ và các vùng phụ cận 11

1.1 Các đặc trưng cơ bản của đất yếu 11 1.2 Các loại đất yếu thường gặp 11

2 Đặc điểm của đất sét yếu 11

2.4 Gradien thủy lực ban đầu 12

3 Đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 13

3.1 Quá trình hình thành đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 13 3.2 Khái quát về địa chất Đồng Bằng Sông Cửu Long 14 3.3 Sự phân bố các khu vực đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 16

4 Ngập lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 20

4.1 Cơ chế lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 20 4.2 Một số kết quả nghiên cứu về đợt lũ tháng 10/2000 20 4.3 Phân vùng lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 23

5 Khái quát về đất yếu khu vực ven Sông Cần Thơ – TP Cần Thơ 24

6 Thống kê đặc trưng cơ lý để phục vụ tính toán 26

7 Nhận xét 28

Chương 3: Nghiên cứu các biện pháp xử lý nền đất yếu duới nền đường đắp cao đầu cầu 30

1 Giới thiệu chung các biện pháp xử lý nền đất yếu dưới nền đường đắp cao 30

2 Các biện pháp bố trí xây dựng cùng với nền đắp dưới tác dụng của thời gian

2.1 Thi công theo giai đoạn 31

3 Các biện pháp xử lý bản thân nền đất yếu bằng đường thấm thẳng đứng 34

4 Một số biện pháp xử lý nền đường chịu ngập lũ 40

5 Lựa chọn biện pháp xử lý nền đất yếu dưới nền đường cho khu vực ven sông

Cần Thơ, Thành Phố cần Thơ và các vùng phụ cận 41

Chương 4: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán ổn định của nền đất yếu duới nền

1 Phương pháp mặt trượt trụ tròn 43 1.1 Phương pháp mặt trượt trụ tròn Fellenius 45 1.2 Phương pháp mặt trượt trụ tròn A.W Bishop 46

2 Lý thuyết nền biến dạng tuyến tính (vùng biến dạng dẻo) 47 2.1 Tải trọng phân bố hình chữ nhật 47 2.2 Tải trọng phân bố hình thang hoặc tam giác 49

3 Lý thuyết cân bằng giới hạn 51

4 Một số phương pháp khác 53

4.2 Phương pháp Mandel - Salencon 54 4.3 Phương pháp Pilot - Moreau 55

5 Phương pháp phần tữ hữu hạn 56

5.2 Ứng dụng phần mềm FEM 57

Chương 5: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán biến dạng của nền đất yếu duới nền

1 Tổng quan về lún và các thành phần lún 59

2 Các vùng hoạt động trong đất nền 59 2.1 Vùng hoạt động ứng suất 59 2.2 Vùng hoạt động cố kết 61 2.3 Vùng hoạt động từ biến 63

3 Độ lún tức thời 65

4 Độ lún do chuyển vị ngang 65

5.1 Độ lún ổn định toàn bộ 65

5.2.1 Cố kết thẳng đứng 66 5.2.1 Cố kết theo phương ngang 69

6.1 Trong bán không gian vô hạn 72 6.2 Trong bán không gian hữu hạn 73

7 Cơ sở lý thuyết tính toán biến dạng bằng phần tử hữu hạn 75

Chương 6: Tính toán và so sánh các biện pháp xử lý nền đất yếu dười nền đường

1 Giới thiệu công trình và quy mô thiết kế 79

1.2 Điều kiện địa hình, cao độ thiết kế 79 1.3 Điều kiện địa chất đất nền 79 1.4 Chỉ tiêu cơ lý đất đắp 79

2 Các lý thuyết được áp dụng để tính toán 82

3 Phân tích đánh giá các phương án xử lý nền đất yếu dưới nền đường – lựa chọn

3.1 Các phương án so sánh ổn định 86 3.2 Các phương án so sánh biến dạng và thời gian chờ lún 90 3.3 So sánh tính kinh tế của các phương án 93 3.4 So sánh biện pháp thi công và điều kiện thực tế khu vực 95

3 Phân tích đánh giá chung tất cả các chỉ tiêu so sánh cho các phương án 95

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 7: Nhận xét - Kết luận - kiến nghị 98

1.1 Đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long 98

1.5 Phương án xử lý nền đất yếu 100

2 Kieán nghò 101

- -

-

ABSTRACT

Nowaday, civil projects in Đong Bang Song Cuu Long delta have many problem causes decreasing their longgevity The main reasons are that stability and deformation of soft soil basement haven’t been caculated exactly

or people haven’t had effective methods to process and coltrol them

To have a part to reseach on methods to repair those problem, this essay was performed by reseach into theories of stability and deformation of soft soil basement, especially consolidate deformation, then using to Can Tho city and surrounding areas Inascending methods were presented to compare and find optimal solutions After stability is controlled, the problem remainning must be processed is deformation and consolidate time Sandy drained, PVD, anti pressure are suitable solutions to decrease consolidate time However, the choosed solutions also depend on other elements, such as project cost or physical geography

This essay has three parts, involves seven chapters with appendixes Every chapter has comments about theory and practice

- Overview part involves chapter 1, presents and evaluates generally satbility and deformation of high filling section brigde path

- Reseach and development part involves five chapters Chapter 2 summarizes results reseach on soft soil in Đong Bang Song Cuu Long delta of other authors Chapter 3 presents methods to process soft soil above high filling section brigde path road basement Chapter 4, chapter 5 present stability and deformation theories of soft soil above high filling section brigde path road basement Chapter 6 is the focus of essay, results of previous chapters are used to caculate a practical project to compare and choose optimal solution

- Conclution and petition part involves chapter 7 Relying on the results

of previous chapters, especially chapter 6, essay presents conclutions and some problems about caculating deformation, consolidate time formula Finally, essay proposes optimal solutions for Can Tho city and surrounding areas

MỞ ĐẦU 1- ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Đất nước ta đang chuyển mình trong công cuộc xây dựng phát triển kinh

tế, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa Trong đó mục tiêu chiến lược là xây dựng cơ sở hạ tầng, với hệ thống công trình công cộng, điện nước, viễn thông, cấp thoát nước, xử lý chất thải… và đặc biệt là hệ thống giao thông

Hệ thống giao thông đóng vai trò cực kỳ quan trọng, là huyết mạch của nền kinh tế quốc dân, là thước đo cho mức độ phát triển của một quốc gia

Tuy nhiên, cho đến nay chúng ta vẫn chưa xây dựng được một hệ thống giao thông hiện đại, đáp ứng được tất cả những nhu cầu của một quốc gia đang trên đà phát triển với tốc độ tăng trưởng đứng hàng thứ 2 Châu Á Hệ thống giao thông nội tỉnh, liên tỉnh, quốc lộ vẫn còn nhiều hạn chế Một trong những nhược điểm lớn là vấn đề tuổi thọ công trình, đặc biệt là các công trình giao thông trên nền đất yếu

Với nhiệm vụ nặng nề đặt ra cho ngành giao thông như đã nói trên, việc nghiên cứu ổn định và biến dạng của các công trình giao thông trên nền đất yếu là hết sức cần thiết Nhằm tìm ra các biện pháp xử lý nền đất yếu phù hợp địa chất khu vực nhất, đồng thời đánh giá và dự phòng các sự cố hư hại công trình, thông qua đó tìm được các giải pháp khắc phục Tùy theo địa hình, địa chất, khí tượng thủy văn mà mỗi vùng lại có những đặc điểm riêng của nó Trong phạm vi của Luận án này, đối tượng được chọn nghiên cứu là các công trình đường đắp cao đầu cầu khu vực ven sông Cân Thơ – Thành phố cần Thơ

và các vùng phụ cận thuộc Đồng Bằng Sông Cửu Long Bởi đây là khu vực đồng bằng rộng lớn, hạ lưu sông MêKông, có tính chất quan trọng về kinh tế

xã hội quốc gia nhưng cũng lại là khu vực có địa chất rất yếu, thường xuyên xảy ra sự cố hư hại các công trình giao thông, cần phải được đầu tư nghiên cứu nghiêm túc và có chiều sâu

2-NỘI DUNG, PHƯƠNG HƯỚNG & PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Nội dung

Nghiên cứu ổn định & biến dạng của nền đất yếu dưới nền đường đắp cao trên đất yếu, tập trung vào các loại công trình thường hay xảy ra các sự cố hư hại, với các thông số cụ thể như sau:

+ Đường vào cầu đắp cao, cấp 80;

+ Khu vực đất yếu ven sông Cần Thơ – Thành phố Cần Thơ và các vùng phụ cận thuộc Đồng Bằng Sông Cửu Long

Phương hướng

- Về ổn định : nghiên cứu các lý thuyết ổn định để so sánh, nhận xét và ứng dụng thực tế

- Về biến dạng : nghiên cứu các lý thuyết biến dạng, tập trung chủ yếu vào biến dạng cố kết của đất nền, nhận xét việc ứng dụng thực tế tính toán

- Về cấu tạo: dựa trên các nghiên cứu về ổn định và biến dạng, xây dựng phương án xử lý nền đất yếu tối ưu đối với địa chất khu vực ven sông Cần Thơ – Thành phố Cần Thơ và các vùng phụ cận, đáp ứng yêu cầu tuổi thọ công trình

+ Chỉ nghiên cứu biến dạng và ổn định của nền đất yếu dưới nền đường, không nghiên cứu cấu tạo nền đường và kết cấu áo đường

+ Chỉ nêu tình trạng ngập lũ và các tác động xấu đến nền đường, không nghiên cứu sâu vấn đề này

+ Chỉ nghiên cứu tính toán về lý thuyết, không kể đến tác động của tải trọng động đến ứng xử của nền

Do những giới hạn trên, khi áp dụng các kết qủa nghiên cứu vào công trình cụ thể, chỉ nên coi đó là cơ sở tính toán trên lý thuyết, cần có những sự điều chỉnh nhất định hoặc tiến hành thực nghiệm để đánh giá

PHẦN I

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG

CỦA ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU ĐẮP CAO TRÊN ĐẤT YẾU

1- HIỆN TƯỢNG - NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ MẤT ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH

1.1 Về ổn định

Dưới tác dụng của tải trọng cơng trình, ứng suất trong đất nền sẽ tăng so với trạn thái ban đầu Nếu sự tăng ứng suất này vượt quá một ngưỡng giới hạn nào đĩ phụ thuộc vào các đặc trưng cơ học của đất, gọi là sức chịu tải của đất thì nền đất yếu sẽ bị phá hoại, lún nhiều và đột ngột, đồng thời nền đất xung quanh cũng bị trồi lên tương ứng

Các cơ chế phá hoại xảy ra tùy thuộc vào chiều dày lớp đất yếu và bề rộng trung bình của nền đất đắp bên trên Cĩ thể tĩm lược như sau:

- Phá hoại do nền bị lún trồi : Đối với nền đất yếu sâu lớn hơn nhiều lần

bề rộng nền đường và đồng nhất (sức kháng cắt khơng thay đổi theo chiều sâu), phá hoại tổng thể gây ra phá hoại của tồn khối đất đắp như một khối cứng

Nền đất yếu

- Phá hoại trượt sâu cung trịn qua thân đường và đất nền: Đây là dạng phá hoại phổ biến nhất đối với đường đắp Tùy theo đặc điểm của đất nền và đất đắp, cung trượt nguy hiểm cĩ thể đi qua cả khối đất đắp và đất nền, hoặc chỉ đi qua thân khối đất đắp Đối với nền đất yếu, cung trượt nguy hiểm

Hình 1.1: Mất ổn định do lún trồi

- Phá hoại do nền bị đẩy ngang: Dạng phá hoại này thường xảy ra đối với chiều dày đất yếu nhỏ so với bề rộng trung bình của nền đường và dưới lớp đất yếu có lớp đất tương đối tốt

Sự phá hoại của đất yếu do lún trồi hoặc trượt sâu là một hiện tượng xảy

ra nhanh chóng trong khi thi công hoặc sau khi thi công xong một thời gian Các chuyển động phá hoại chính thường kéo dài trong vài giờ, còn các chuyển động tàn dư kéo dài đến vài tuần

1.2 Về biến dạng

Ngược lại với sự phá hoại do mất ổn định, lún là một biến dạng chậm của đất nền dưới tác dụng của tải trọng công trình Biến dạng thẳng đứng của đất nền có thể lên tới vài mét Còn tốc độ biến dạng thì tuỳ thuộc vào tính chất của đất nền, chiều dày của đất nền và việc có sử dụng các biện pháp xứ lý nền đất yếu hay không

Biến dạng lún thường kéo dài trong nhiều năm (chủ yếu là lún cố kết và

từ biến) và có thể gây ra những phá hoại không lường trước nếu không có biện pháp xử lý khống chế độ lún ngay từ ban đầu Như các hiện tượng nứt gãy ở các vị trí tiếp nối giữa đường và mố cầu, hiện tượng ma sát âm, hoặc hiện tượng gây áp lực ngang lên cọc…

2 MỘT SỐ SỰ CỐ CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

- Sụp đổ mố cầu Kinh Ngang, Quận 8, Tp HCM: Ngày 08/01/2000, tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc 35 x 35 cm đóng sâu 24 m dọc đường vào Cầu Kênh Ngang, Phường 15, Quận 8, bị sạt đẩy ra Kênh Tàu Hũ 4.5m, làm sụp đổ mố cầu, phải tốn kém hàng tỷ đồng để sửa chữa

Hình 1.2: Mất ổn định do trượt sâu

Hình 1.3 Sự cố trượt mố và nền đắp sau mố ở cầu Kênh Ngang số 2

quận 8 – TP HCM

- Sạt lở đường dẫn vào cơng trình cầu Trường Phước: Cầu Trường Phước dài 295 mét (thuộc quận 9, thành phố Hồ Chí Minh) Cầu được xây dựng xong và đưa vào sử dụng ngày 15/04/1999 Đến cuối 04/1999, phần

đường vào cầu, dài 57 mét, do nền đất đắp trên đường vào cầu nằm trên đất yếu ven sơng (cụ thể là hai con lạch) Biện pháp gia cố đất nền và bờ kè đã khơng được tính tốn chính xác

Hính 1.4 : Sự cố trượt nền đắp sau mố cầu Trường Phước

Quận 9 – TP HCM

- Sạt lở bờ khu vực TP.Long Xuyên trên sơng Hậu : Ngày 2/2/2001, một

số khu vực thuộc TP Long Xuyên ven Sơng Hậu đã xảy ra sự cố sạt lở

nghiêm trọng, gây sụp đổ các công trình xây dựng Nguyên nhân do các công trình bảo vệ kè bờ không được quan tâm đúng mức

3 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

Từ trước đến nay, đã có nhiều tác giả nghiên cứu về các vấn đề liên quan đến ổn định và biến dạng của nền đất yếu dưới tác động của tải trọng công trình Có thể kể một số tác giả nổi tiếng, đã có những công trình nghiên cứu đã được ứng dụng nhiều vào thực tế như sau :

- Các tác giả nước ngoài: N.N.Maslov, Spencer, Janbu, K.Terzaghi, R.B.Peck, Whitlow, W.Fellenius, A.W Bishop …

- Các tác giả trong nước: Lê Bá Lương, Hoàng Văn Tân, Nguyễn Văn Thơ, Vũ Đức Lục, Nguyễn Văn Quảng…

Các tác giả với các công trình nghiên cứu đã đưa ra nhiều phương pháp hoặc công thức tính toán ổn định và biến dạng, có thể tóm lược một số phương pháp như sau:

Tính toán ổn định

1/ Phương pháp tính toán dựa trên giả định mặt trượt quy định trước, áp dụng điều kiện cân bằng giới hạn cho các điểm nằm trên mặt trượt Cả khối đất trượt coi như một vật thể rắn được xét ở trạng thái cân bằn tĩnh học

2/ Phương pháp tính toán theo lý luận nửa không gian biến dạng tuyến tính, áp dụng điều kiện cân bằng giới hạn của lý thuyết đàn hồi để nghiên cứu ranh giới khu vực biến dạng dẻo, khu vực có cường độ chống cắt của đất bị

phá hoại xảy ra trượt cục bộ, và quy định mức độ phát triển của của các khu vực đó

3/ Phương pháp tính toán theo lý luận cân bằng giới hạn của môi trường,

áp dụng điều kiện cân bằng giới hạn cho tất cả các điểm nằm trong khu vực trượt, từ đó xác định các mặt trượt và suy ra trạng thái giới hạn của nền

Tính toán biến dạng

- Phương pháp tính độ lún cố kết : dựa theo lý thuyết cố kết 1 chiều của Terzaghi, hoặc áp dụng công thức tính lún theo R.A.Barron và S.Hansbo trong trường hợp nền đất yếu được xử lý bằng vật liệu thoát nước thẳng đứng như giếng cát, cọc cát, bấc thấm

- Phương pháp tính độ lún từ biến: áp dụng lý thuyết từ biến của Maslov

- Phương pháp tính độ chuyển dịch ngang: áp dụng công thức kinh nghiệm của Bourges & Mieussens, Tavena cho việc tính toán chuyển dịch ngang của nền đất dưới chân taluy nền đuờng đắp

4 PHẠM VI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Với các nội dung đã nêu ở phần trên, ta nhận thấy công trình trên nền đất yếu thường xảy ra các sự cố mất ổn định và biến dạng lớn Đặc biệt đối với các công trình ven sông, đường dẫn vào cầu, việc tính toán ổn định và lún cùng các giải pháp xử lý nền đất yếu thường chưa hợp lý Để có thể phần nào tìm hiểu nguyên nhân và khắc phục phần nào những vấn đề đã nêu trên, luận

án này sẽ tập trung nghiên cứu một số nội dung chính sau:

1) Tóm lược các đặc trưng địa chất đánh giá một số tác hại do ngập lũ đối với các công trình giao thông khu vực ven sông Cần Thơ – thuộc Thành phố Cần Thơ và các vùng phụ cận Nhận xét, đánh giá

2) Nêu và phân tích các biện pháp xử lý nền đất yếu dưới nền đường đường đắp cao đầu cầu Nhận xét, đánh giá

3) Nghiên cứu các lý thuyết, phương pháp tính toán ổn định và biến dạng công trình trên đất yếu, đánh giá và so sánh với ứng dụng vào tính toán thực

tế Nhận xét, đánh giá

4) Áp dụng các phương pháp tính toán ổn định và biến dạng vào 1 công trình cụ thể, với nhiều phương án xử lý nền đất yếu dưới nền đường để chọn ra phương án tối ưu cho khu vực nghiên cứu Nhận xét, đánh giá

5) Rút ra các kết luận và kiến nghị

PHẦN II

NGHIÊN CỨU ĐI SÂU

& PHÁT TRIỂN

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC VEN SÔNG CẦN THƠ THUỘC THÀNH PHỐ CẦN THƠ VÀ CÁC VÙNG PHỤ CẬN

1 KHÁI NIỆM ĐẤT YẾU

Đất yếu là các loại đất có khả năng tiếp thu tải trọng công trình lên trên

nó rất nhỏ hoặc hầu như không có Tuy nhiên, khái niệm đất yếu còn phụ thuộc vào mối tương quan giữa khả năng chịu tải của đất với tải trọng tác dụng của công trình Có nghĩa là với cùng một loại đất, khi tải trọng tác dụng của công trình lớn thì nó được xem là đất yếu, ngược lại khi tải trọng công trình nhỏ, nền đất vẫn có khả năng ổn định về cường độ và biến dạng thì nó không được xem là đất yếu

1.1 Các đặc trưng cơ bản của đất yếu [3]

1.2 Các loại đất yếu thường gặp

- Các loại các hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái bời rời bão hòa nước

- Các loại đất dính bảo hòa nước ở trạng thái mềm, dẻo mềm, dẻo chảy, chảy gây biến dạng lớn theo thời gian như : bụi, sét, bùn sét, bùn sét hữu cơ …

- Các loại đất bùn, than bùn có hàm lượng hữu cơ lớn

- Các loại đất hoàng thổ có hệ số rỗng lớn, ở trạng thái khô có khả năng chịu tải lớn nhưng khi ngậm nước sẽ biến dạng rất lớn gây lún công trình

2 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT SÉT YẾU [3]

2.1 Thành phần khoáng

Đất sét yếu cấu tạo bởi 2 thành phần hạt chủ yếu: hạt rắn thô d>0.005mm

và hạt sét d<0.005mm Trong đó, thành phần hạt sét chiếm tỷ lệ lớn và là thành phần làm giảm khả năng chịu tải của đất

Đất sét yếu được cấu tạo bởi 3 khoáng chính: Kaolinite, Montmorillonite

và Illite Trong đó, thành phần khoáng Montmorillonite chiếm trên 50% Khoáng này có hoạt tính bề mặt rất mạnh do tổng diện tích mặt ngoài trên 1 đơn vị thể tích là rất lớn dẫn đến trường lực hút tĩnh điện rất mạnh Đây chính

là đặc điểm làm cho đất sét có tính biến dạng rất lớn, đặc biệt là biến dạng theo thời gian, làm giảm khả năng chịu tải của đất

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 chịu tải của đất, và đặc biệt là tính lún (biến dạng của đất)

- Nước liên kết: gồm nước hấp thụ và màng nước liên kết, nước liên kết lại được phân ra làm nước liên kết chặt và nước liên kết rời Đây là những yếu

tố hình thành biến dạng từ biến của đất

- Nước tự do: bao gồm nước trọng lực và nước mao dẫn Nước tự do nằm

xa hạt rắn và chỉ chịu tác dụng của trọng trường Đây là thành phần ảnh hưởng đến tính lún và khả năng chịu tải của đất

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

2.4 Gradien thủy lực ban đầu

Gradient thủy lực ban đầu là khả năng chống trượt của màng nước liên kết của hạt sét Khi vượt qua giá trị ứng suất trượt của màng nước liên kết, cấu trúc định hướng của nước này bị phá vỡ và nước bắt đầu thoát qua

Trị số gradient thủy lực ban đầu tăng cùng với sự giảm độ ẩm và độ chặt của đất Đất sét càng yếu thì trị số gradient thủy lực ban đầu càng nhỏ Thông

số này có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định chiều sâu vùng thoát nước trong nền đất

2.5 Độ bền kết cấu

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 của đất sét có tính chất phân tử

và thuộc loại ngưng keo xúc biến Nếu tải trọng ngoài tác dụng nhỏ hơn độ bền cấu trúc thì đất có biến dạng nhỏ có thể bỏ qua

2.7 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 Cc (khi phá hoại không thể hồi phục)

Trường hợp tải trọng ngoài tác dụng lâu dài, nước trong đất thoát ra làm đất nén chặt lại (hệ số rỗng giảm), độ ẩm trong đất giảm, dẫn đến lực dính c và góc ma sát ϕ có khả năng tăng lên, làm tăng sức chịu tải của đất nền

2.8 Tính lưu biến

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

- Từ biến là ứng suất tác dụng không thay đổi nhưng biến dạng vẫn tăng lên theo thời gian

- Xúc biến (chùng ứng suất) là biến dạng không đổi nhưng ứng suất tác dụng thay đổi

Chính vì những tính chất này mà đất sét thường có độ nhạy lớn, rất dễ bị phá hoại và biến dạng Tuy nhiên, khi mất đi nguyên nhân gây phá hoại thì đất sét lại có khả năng phục hồi được một phần độ bền của nó

3 ĐẤT YẾU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

3.1 Quá trình hình thành của đất sét yếu ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Theo kết quả nghiên cứu địa chất và địa lý, các tầng đất sét yếu ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long chủ yếu là trầm tích châu thổ (sông, bãi bồi), trầm tích bờ, vũng vịnh được thành tạo trong niên kỷ thứ tư

Châu thổ sông Cửu Long là môi trường trầm tích rất hoạt động, đồng bộ

và hình thành nhiều vỉa đất sét lớn Tổng hợp quá trình vận chuyển phù sa trong các điều kiện địa hình khác nhau với sự giao lưu của nước sông và nước biển có thể dẫn tới một tỷ lệ bồi lắng rất cao Các tầng đất này được đặc trưng bởi sự tồn tại của một số lớn hạt bụi trong lớp đất sét yếu hoặc bùn chưa được nén trước nhiều và có độ ẩm lớn., làm cho các hạt keo nở nhiều Các đất thuộc loại này thường hình thành các tầng tương đối dày, tạo thành một khối dẻo có tính nén lún lớn Vì vậy khi xây dựng công trình trên đó thường phải có những biện pháp xử lý thích đáng thì mới bảo đảm cho công trình vẫn làm việc bình thường

3.2 Khái quát về điều kiện địa chất công trình ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

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

Địa hình có đặc điểm chung là bằng phẳng, cao độ 0,5-1,5m, hơi nghiêng

ra biển với độ dốc không đáng kể Trầm tích Đồng Bằng Sông Cửu Long thuộc loại trầm tích trẻ, trong đó trầm tích Holoxen bao phủ hầu như khắp bề mặt đồng bằng với chiều dày tầng đất sét yếu từ vài mét đến vài chục mét Dựa theo chiều dày tầng đất sét yếu có thể chia Đồng Bằng Sông Cửu Long thành 3 khu vực :

- Khu vực 1: Có lớp đất yếu dày từ 1-30 m, bao gồm các vùng đô thị Sài Gòn và các vùng ven đô, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đông, phía Tây Đồng Tháp Mười, quanh vùng Thất Sơn cho tới vùng ven Hà Tiên, Rạch Giá, biên vùng Đông Bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên Hòa

- Khu vực 2 : Có lớp đất yếu dày từ 5-30 m, phân bố kế cận khu vực 1 và chiếm đại bộ phận đồng bằng và trung tâm Đồng Tháp Mười

- Khu vực 3 : Có lớp đất yếu dày từ 15-30 m chủ yếu thuộc các tỉnh Vĩnh Long, Bến Tre, tới vùng duyên hải các tỉnh Minh Hải, Hậu Giang, Tiền Giang

Ở phía dưới tầng trầm tích trẻ là tầng trầm tích cổ Ngược về phía Tây Ninh, Đồng Nai thì tầng trầm tích cổ xuất hiện ngay trên mặt đất, điều này chứng tỏ trầm tích trẻ mỏng dần về hướng tiếp giáp với miền Đông Nam Bộ Địa tầng Đồng Bằng Sông Cửu Long được chia làm 2 tầng rõ rệt :

1)Tầng trầm tích trẻ (Holoxen)

Tầng trầm tích trẻ này được chia làm 3 bậc :

- Bậc Holoxen dưới giữa QIV-1

- Bậc Holoxen giữa QIV-2

- Bậc Holoxen trên QIV-3 : có thể chia ra như sau :

+ a-1 tầng trầm tích biển, sông biển hỗn hợp và sinh vật maQIV-3, mbQ Bậc Holoxen dưới giữa QIV-3 tầng này bao gồm các loại cát hạt mịn, bùn sét hữu cơ

+ a-2 tầng trầm tích sinh vật đầm lầy ven biển bamQIV-3 tầng này bao gồm bùn sét hữu cơ, than bùn

"a-3 tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp và sinh vật ambQIV-3, phổ biến nhất là bùn sét hữu cơ

"a-1 tầng bồi aQIV-3 tầng này bao gồm các loại đất yếu như sét, á sét chảy, bùn á sét, á sét hữu cơ

2) Tầng trầm tích cổ (Pleitoxen)

Miền châu thổ sông Cửu Long và các chi lưu của nó đã bồi đắp nên vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long phì nhiêu Tầng phù sa bồi tích ở đây gồm 5 tập hạt mịn xen kẻ với 3-5 tập hạt thô, mỗi tập tương ứng với Pleitoxen thượng, trung, hạ Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ 1-2 m đến chiều dày 40-45 m, phân

bổ theo chiều sâu nền đất yếu Các tập hạt thô được đặc trưng bởi chiều dày thay đổi từ 4-85 m

Về mặt địa chất thủy văn

Mực nước ngầm dưới đất trong trầm tích Holoxen rất nông (thường cách mặt đất từ 0.5m đến 2,0m) và có quan hệ với nước mặt Vùng gần biển và trũng thường là nước lợ, chịu ảnh hưởng lớn của nước thủy triều Nước trong trầm tích cổ là nước có áp, tương ứng với 3-5 nhịp hạt thô có 3-5 tầng chứa nước có áp

Do nước biển xâm thực từng thời kỳ tạo ra vùng nước lợ ở những khu vực trũng, hòa vào những phù du thực vật do phù sa của sông Cửu Long mang lại, trầm tích tại chỗ trong điều kiện khí hậu nóng ẩm bị phá hủy để hình thành

nên thường có độ pH từ 5 - 7.5 Khi nước biển rút đi, đất chứa các hữu cơ thực vật bị phơi ra, bị bốc hơi nên FeS2 bị ôxyt hóa tạo thành H2SO4 Axít này tác dụng rất mạnh với Aluminat có trong đất sét và giải phóng nhôm Kết quả đất thường ngã sang màu vàng nâu chứa nhiều Sulfat sắt, Sulfat nhôm và bị chua, thường gọi là đất phèn có độ pH từ 1 - 4

Về mặt địa chất công trình

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

có hàm lượng hạt sét đủ lớn để kết luận là đất sét yếu Do đó, việc nghiên cứu

sự phân bố và đặc tính của lớp đất yếu này là cơ sở khoa học để có biện pháp

xử lý gia cố nền hợp lý, phục vụ cho công tác xây dựng đạt hiệu quả cao

3.3 Sự phân bố các khu vực đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Dựa vào đặc trưng thành phần thạch học, chiều dày của tầng đất yếu, tính chất địa chất công trình, địa chất thủy văn trong toàn vùng có thể chia làm 5 khu vực có hiện diện đất yếu như sau (Hình vẽ 2.1)

1) Khu vực I

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

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

Phân khu IIa

Bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp, tựa lên trên nền sét chặt QI-III, chiều dày không quá 20m Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với

độ cao từ 1 - 1.5m đến 3 - 4m Mực nước ngầm cách mặt đất 0.5 - 1m, nước

có hoạt tính có khả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép Khi thiết kế và

Hµ Tiªn

R¹ch Gi¸

Cµ Mau

B¹c Liªu Sãc Tr¨ng

CÇn Th¬

Trµ Vinh VÜnh Long

T©n An

Mü Tho

BÕn Tre Long Xuyªn

Hång Ngù

Cao L·nh CAMPUCHIA

BIÓN §¤NG BIÓN T¢Y

GHI Chó :

§Êt sÐt mµu x¸m n©u, x¸m vµng

§Êt bïn sÐt, bïn ¸ sÐt, bïn ¸ c¸t xen kÑp víi c¸c líp ¸ c¸t (IIa,IIb,IIc,IId) C¸t h¹t mÞn, ¸ c¸t xen kÑp Ýt bïn ¸ c¸t (IIIa,IIIb,IIIc)

§Êt than bïn xen kÑp bïn sÐt, bïn ¸ sÐt, c¸t bôi, ¸ c¸t (IVa,IVb)

II I IIa

V IIc

hiện tương: lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào lòng sông, lún ướt công trình

Phân khu IIb

Khu vực này thường gặp các loại đất yếu như : bùn sét, bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp, chiều dày tầng đất yếu có thể đạt tới 80m Phân khu IIc

Trong thực tế xây dựng công trình gặp các loại đất yếu như : bùn sét, bùn

á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp gối lên trên nền đất sét chặt III chiều dày không quá 25m Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao

QI-từ 1 - 1.5m đến 3 - 4m Mực nước ngầm cách mặt đất 0.5 - 1m, nước có hoạt tính có khả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép Khi thiết kế và thi công công trình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảnh hưởng của các hiện tượng : lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào lòng sông, lún ướt công trình

Phân khu IId

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

3) Khu vực III

Đất nền trong khu vực này bao gồm các dạng như : cát hạt mịn, á cát, xen kẹp ít bùn á sét, chúng được chia thành các phân khu như sau :

Phân khu IIIa

Đất nền thường gặp ở đây chủ yếu là các loại á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (m, am, abmQIV), chúng nằm trực tiếp trên nền trầm tích nén chặt QI-III Chiều dày tầng trầm tích yếu ở đây không quá 60m Địa hình ở khu vực này là đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độ cao từ 1 - 2m đến 5 - 7m Mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0.5 - 2m, nước có tính ăn mòn Khi xây dựng công trình ở đây cần có các biện pháp hợp lý để phòng trách hiện tượng cát chảy và xói ngầm

Phân khu IIIb

Đất phân ở khu này củng có những đặc trưng giống như phân khu IIIa nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 40m

Phân khu IIIc

Nền đất yếu ở đây có các tính chất, đặc trưng giống như IIIa, IIIb nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 25m

4) Khu vực IV

Nền đất yếu ở khu vực này thường gặp các loại điển hình là đất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi và á cát, chúng cũng được chia thành các phân khu như sau :

Phân khu IVa

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

Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ sinh vật biển có cao độ từ 1m đến 1.5m

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

Phân khu IVb

Đất yếu ở đây bao gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét (abmQIV), thuộc tầng Holoxen, chiều dày của chúng không quá 50m phủ trên tầng trầm tích QI-III

và N2

Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ trũng lầy, cửa sông bị luồn lạch chia cắt rất mãnh liệt Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, nước có hoạt tính ăn mòn cao Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy sông, hiện tượng lầy hóa

5) Khu vực V

Đất yếu khu vực này thường gặp là bùn á sét, bùn á cát ngập nước

Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ, trũng lầy, dạng vịnh, cửa sông

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

4 NGẬP LŨ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

4.1 Cơ chế lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Nguyên nhân gây ra lũ lụt lớn ở đồng bằng sông Cửu Long là do mưa bão, áp thấp nhiệt đới, hoạt động của giãi hội tụ nhiệt độ, gió mùa Tây Nam

Lũ và lụt ở đồng bằng sông Cửu Long có quan hệ chặt chẽ với nhau, ta cần phân định rõ nguyên nhân để có biện pháp phòng tránh phù hợp

Lụt tại đồng bằng sông Cửu Long do nước lũ từ dòng chính, nước lụt tràn

từ Campuchia qua biên giới, mưa tại chỗ và tác động của thủy triều Tùy theo từng khu vực mà biểu hiện gây lụt tại Đồng Tháp Mười , Tứ Giác Long Xuyên

và vùng phụ cận, do các yếu tố tác động như : lũ từ dòng chính, nước lụt từ Campuchia, triều biển Đông và biển Tây, mưa tại chỗ, cơ sở hạ tầng, vị trí ô ngập … cũng khác nhau

Lũ trên sông Tiền, sông Hậu do nước sông Mê Kông truyền theo dòng chính về nên chịu tác động chủ yếu của : cường suất, đỉnh lũ, tổng lượng, thời gian truyền lũ từ trung - hạ lưu, điều tiết của Biển Hồ, tác động kết hợp của lũ

và triều Nó có khả năng biểu hiện khác biệt nhiều giữa vùng lũ, lũ - triều, và triều - lũ

Khả năng điều tiết của lưu vực, nhất là biển Hồ và vùng trũng rất lớn, tạo

ra lũ kéo dài, lên xuống từ từ, đỉnh bẹt nhiều ở ĐBSCL Khoảng 70 - 80% dòng chảy sông Mê Kông tiêu thoát ra biển Đông theo sông Tiền và sông Hậu (qua Tân Châu 84%, Châu Đốc 16%), phần còn lại tràn vào Đồng Tháp Mười,

Tứ Giác Long Xuyên sau trở lại biển Đông hoặc biển Tây

Cơ chế truyền lũ vào và ra khỏi Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên phụ thuộc vào điều kiện: dòng chảy lũ trên sông, tình hình nước đệm trong vùng trũng, tác động bởi thủy triều và bị chi phối bởi cơ sở hạ tầng

Tài liệu lũ nhiều năm cho thấy tình hình ngập lụt ở ĐBSCL có thay đổi nhiều (về hướng chảy, chế độ, diễn biến lũ, tiêu thoát nước, quan hệ lũ ngoài sông và lũ trong đồng, tác động thủy triều…) do sự phát triển của cơ sở hạ tầng cùng những biện pháp kiểm soát lũ Đây là vấn đề rất phức tạp, đòi hỏi những nghiên cứu toàn diện trên cơ sở số liệu đo đạc, khảo sát điều tra mới nhất trong một số năm gần đây, đặc biệt trong mùa lũ tháng 10/2000 để sáng

tỏ vấn đề nhằm có phương hướng phòng chống lũ, lụt phù hợp

4.2 Một số kết quả nghiên cứu về đợt lũ tháng 10/2000

Theo số liệu điều tra khảo sát và thu nhập được trong trận lũ tháng 10/2000 vừa qua cho phép rút ra nhận xét, đánh giá sơ bộ về đặc điểm diễn biến của cơ chế lũ ở đồng bằng sông Cửu Long như sau :

1- Lũ, lụt về sớm nhất, đổ về đồng bằng nhanh hơn Đỉnh lũ sông Mê Kông thuộc loại lớn nhất, tổng lượng lũ 90 ngày là 367 tỷ m3 (lớn nhất trong các trận lũ 75 năm qua)

2- Lụt ở ĐBSCL lớn nhất, bao trùm diện rộng nhất, kéo dài nhất trong 75 năm quan trắc gần đây, lớn hơn lũ lụt các năm 1978, 1996 khoảng 20-60 cm,

có nơi còn cao hơn Lũ tại Tân Châu trên 4m kéo dài từ giữa tháng 7 đến đầu tháng 11 Lũ đạt mức cao nhất khá đồng bộ ở đồng bằng ( 23-30/09 ), truyền

lũ về trung tâm Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên nhanh hơn trước đây 2-5 ngày Triều rất cao ( đỉnh cao nhất là 4,05-4,16m ) trong cuối tháng 9 đầu tháng 10 đã gia tăng đáng kể mức độ ngập lụt Đỉnh cao nhất tại Tân Châu là 5.06m Lụt tại Đồng Tháp Mười và phần phía tây Tứ Giác Long Xuyên, thượng du tuyến Châu Đốc - Xuân Tô - Giang Thành cao hơn lụt năm 1978,

1996 khoảng 20-60cm

3- Tần suất đỉnh lũ: mực nước đỉnh lũ tại Tân Châu là 5,06m đứng thứ 3 sau lũ năm 1961(5,12m) và 1996 (5,11m) Ngược lại, mực nuớc tại các trạm Cao Lãnh, Mỹ Thuận đều đạt giá trị lớn nhất trong chuỗi quan trắc Các trạm Long Xuyên, Cần Thơ cũng chỉ kém giá trị lớn nhất quan trắc được từ 1-5cm

- Khu Đồng Tháp Mười : Mực nước cao nhất ở hầu hết các trạm đều đạt mức cao nhất trong chuỗi quan trắc từ năm 1960 Càng sâu vào nội đồng và ở phía nam Đồng Tháp Mười, mực nước lớn nhất đều vượt xa mức cao nhất đã quan trắc được trong khoảng 40 năm gần đây

- Khu Tứ Giác Long Xuyên: đỉnh lũ các trạm (Tri Tôn, Núi Sập, Lò Gạch, Vĩnh Hanh…) trong nội đồng tuy ở mức cao nhưng đều không vượt mức lịch sử

4- Diễn biến lũ: rất phức tạp, tuy những nguyên nhân chính và cơ chế gây lụt vẫn như trước đây, nhưng mức độ đã khác biệt nhiều Những thay đổi các tuyến giao thông, hệ thống bờ kênh, bờ bao, các kênh rạch, công trình kiểm soát lũ … đã tạo ra những khu, ô trũng khá cách biệt làm cho bức tranh ngập lụt rất đa dạng ở các vùng, tiểu vùng trong Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên qua mỗi thời kì của trận lũ Lũ qua biên giới được dẫn về Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên nhiều hơn, nhanh hơn, đặc biệt là phía tây Tứ Giác Long Xuyên, đầu nguồn thuộc Đồng Tháp, Long An rất đồng bộ với lũ trên dòng chính tại Tân Châu và Châu Đốc Chính vì vậy ngập lụt ở ĐBSCL nghiêm trọng hơn do nước lụt buộc phải truyền từ ô này sang ô khác, từ vùng cao xuống vùng thấp, thời gian ngập cũng kéo dài hơn

5- Cơ chế dòng chảy ở ĐBSCL: biến đổi phức tạp hơn, xuất hiện vùng chảy với lưu tốc lớn, hướng chảy khác trước đây Tại một số đầu cuối các kênh, sông, rạch, lưu tốc trung bình dòng chảy trong thời kì dài đều rất lớn, thường 1,5-2m/s, lưu tốc trung bình một vài nơi lên tới 2,5-3m/s, tương đương với lưu tốc dòng lũ các sông miền núi, nên tiềm tàng gây xói lở bờ, hư hại công trình

6- Cơ chế truyền dòng nước lụt ở ĐBSCL: khác biệt nhiều so với các năm trước Nước lụt từ Campuchia truyền về vùng biên giới bị ngăn bởi các tuyến giao thông, các công trình kiểm soát lũ và dẫn lũ nên tạo ra vùng ngập ứ nước khá rõ tại các khu dọc theo biên giới và trên tuyến Giang Thành, Châu Đốc, Tân Châu, Hồng Ngự, Tân Hồng, Thông Bình, Long Thốt

7- Yếu tố triều và mưa nội đồng trong gia tăng ngập lũ ở ĐBSCL: lũ về sớm kết hợp với lượng mưa lớn hơn TBNN 20-30% trong các tháng đầu mùa cũng như trong lũ chính vụ đã tạo nên nước đệm, từ đó gia tăng đỉnh lũ, làm ngập lụt ở ĐBSCL nghiêm trọng hơn

8- Độ ngập lũ ở ĐBSCL: khác biệt nhiều giữa các vùng Lụt ở Đồng Tháp Mười sâu nhất trong các trận lụt gần nay (sâu hơn 20-60 cm, có nơi hơn)

và phổ biến theo dạng ô, vùng giới hạn bởi các đường giao thông, bờ kênh, bờ bao với xu hướng chuyển dần từ ô, vùng thượng du xuống vùng hạ du và khi

lũ lên nhanh Chênh lệch mực nước giữa các ô, vùng khá lớn, có nơi từ 50-100

cm Lũ lụt khu giữa tại các huyện đầu nguồn thuộc An Giang hầu như ít thay đổi

Ở vùng thượng du đường Xuân Tô, Giang Thành, vùng Hà Tiên, Kiên Lương, một phần Hòn Đất ngập lụt khá nặng và sâu hơn trước Trong khi ngập ở trên các khu khác của Tứ Giác Long Xuyên, miền tây sông Hậu đều thấp hơn trong các năm lũ lụt khác khoảng 10-20 cm, mặc dù lũ ngoài sông tương đương hoặc lớn hơn

9- Thời gian ngập lụt ở vùng Đồng Tháp Mười kéo dài nhất từ trước đến nay Tại Hưng Thạnh , trung tâm Đồng Tháp Mười, mực nước cao > 3m duy trì trên 30 ngày Tại Tứ Giác Long Xuyên mặc dù trong mùa lũ năm 2000 đã

có một số công trình kiểm soát lũ, nhưng thời gian duy trì mực lũ cao cũng hiếm thấy trong tài liệu quan trắc được

4.3 Phân vùng lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Khu vực đồng bằng Sông Cửu Long được phân chia thành 4 khu vực chịu ảnh hưởng :

- Vùng 1 : Vùng chịu ảnh hưởng của lũ có độ sâu ngập < 0.5m

- Vùng 2 : Vùng ngập nông có độ sâu ngập 0.5 - 1m

- Vùng 3 : Vùng ngập vừa có độ sâu ngập 1 - 2m

- Vùng 4 : Vùng ngập sâu có độ sâu ngập 2 - 3m, có nơi độ ngập 3 3.5m và > 3.5m

(Tham khảo bản đồ phân vùng lũ)

5 KHÁI QUÁT VỀ ĐẤT YẾU KHU VỰC VEN SÔNG CẦN THƠ – THÀNH PHỐ CẦN THƠ VÀ CÁC VÙNG PHỤ CẬN

1- Phân vùng địa chất : Thành phố Cần Thơ và các khu vực phụ cận thuộc Phân khu IIa, bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp, tựa lên trên nền sét chặt QI-III, chiều dày không quá 20m Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao từ 1 - 1.5m đến 3 - 4m Mực nước ngầm cách mặt đất 0.5 - 1m, nước có hoạt tính có khả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép Khi thiết kế và thi công công trình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảng hưởng của các hiện tương: lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào lòng sông, lún ướt công trình

2- Phân vùng lũ: Thành phố Cần Thơ và các khu vực phụ cận thuộc vùng ngập lũ nông có độ sâu ngập 0.5 - 1m

Có thể tham khảo mặt cắt địa chất của cầu Đất Sét qua sông Ba Láng thuộc khu vực phụ cận của thành phố Cần Thơ Lớp đất yếu có chiều dày từ 15m đến 16m, cụ thể như sau:

- Lớp 1: sét lẫn hữu cơ xám đen, rất mềm Thành phần cát chỉ chiếm 2,2%, thành phần bột chiếm đến 60,5%, còn lại là sét chiếm 37,2% Lớp đất này bão hòa nước 99%, dung trọng nhỏ -1,47 g/cm3, độ ẩm 87,11%, hệ số rỗng lớn -2,288, chỉ tiêu c nhỏ – 0,05kG/cm2, ϕ nhỏ – 2o52’ Chiều dày từ 7m đến 9m

- Lớp 2: sét lẫn hữu cơ xám đen, rất mềm, lẫn cát bụi, vỏ sò, ốc Thành phần cát sỏi chỉ chiếm 6,3%, thành phần bột chiếm đến 70,2%, còn lại là sét chiếm 23,6% Lớp đất này bão hòa nước 97%, dung trọng nhỏ -1,65 g/cm3, độ

ẩm 53,12%, hệ số rỗng lớn -2,465, chỉ tiêu c nhỏ – 0,058kG/cm2, ϕ nhỏ –

3o50’ Chiều dày từ 7m đến 8m

- Lớp 3: sét gầy, nâu vàng – nâu hồng loang xám trắng, rất cứng Đây là lớp đất tốt có chỉ tiêu cớ lý rất cao Chiều dày đến 20m

Với các thông số nêu trên, có thể nói địa chất khu vực là rất yếu Trong điều kiện chiều cao đắp nền đường từ 3,5 m trở lên, cần chọn lựa biện pháp xử

lý để đảm bảo điều kiện ổn định và biến dạng của nền đường trong quá trình thi công và sử dụng về sau

(Xem Mặt cắt ngang địa chất - trang sau)

6 THỐNG KÊ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ ĐỂ PHỤC VỤ TÍNH TOÁN

6.1 Chỉ tiêu tiêu chuẩn[11]

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

Atc) được xác định theo công thức:

n

A A

Ai : Trị số riêng rẽ của chỉ tiêu

n: Số lượng trị số riêng của tập thống kê

n

i i i

c

1 1

n

i i i i

tg

1 1

n

p n

K

A

Kd :Hệ số an toàn đối với đất

Hệ số Kd được xác định theo công thức:

ρ

±

=1

1

d

ρ : Chỉ số xác định độ chính xác của trị số trung bình xác định theo

những đặc trưng của tập thống kê Việc chọn dấu + hay – là để có chỉ tiêu

tính toán nguy hiểm hơn

- Đối với các đại lượng ngẫu nhiên (γ, γr …)

tα : Hệ số phụ thuộc xác suất độ tin cậy đã chọn và phụ thuộc số

bậc tự do của tập thống kê (bằng n-1 đối với các chỉ tiêu độc lập và bằng

n - 2 đối với chỉ tiêu c, ϕ)

n : Số lượng mẫu đưa vào tập thống kê

n

t A

tα : Hệ số phụ thuộc xác suất độ tin cậy đã chọn và phụ thuộc số

bậc tự do của tập thống kê (bằng n-1 đối với các chỉ tiêu độc lập và bằng

n - 2 đối với chỉ tiêu c, ϕ)

n : Số lượng mẫu đưa vào tập thống kê

σ

α

t A

Việc chọn dấu + hay – là để có chỉ tiêu tính toán nguy hiểm hơn

∆σ

1 2

i tg c p

Như vậy có thể thấy rằng: chỉ tiêu tính toán, một mặt có thể lớn hơn hoặc có thể nhỏ hơn chỉ tiêu tiêu chuẩn, nhưng là chỉ tiêu nguy hiểm hơn Mặt khác tùy thuộc vào xác suất tin cậyα ta muốn có mỗi trường hợp mà lượng sai khác so với trị tiêu chuẩn nhiều hay ít Cách lựa chọn xác suất tin cậy α được quy định trong TCVN 45 - 78 như sau:

- 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

- Đối với các công trình loại I, khi có căn cứ thích đáng và trên cơ sở quyết định đã thỏa thuận giữa các cơ quan khảo sát địa chất công trình thì có thể chọn trị số α lớn hơn trị số đã nói ở trên nhưng không vượt quá 0.99

- Trong mọi tính toán nền móng, mọi chỉ tiêu phải dùng chỉ tiêu tính toán Nhưng đối với dung trọng thể tích γ , và thông số c, ϕ, phải sử dụng

Att, còn các chỉ tiêu khác cho phép lấy Atc (Kd = 1)

7 NHẬN XÉT

Ngoài ra phương pháp thống kê như kể trên, hiện nay một số nước tiên tiến (Nhật) có những phương pháp thống kế địa chất có nhiều điểm khác so với quy trình Việt Nam Chẳng hạn lực dính c, góc ma sát ϕ được thống kê phân bố theo quy luật, tăng theo chiều sâu trong 1 lớp đất Trong khi đó quy trình Việt Nam chỉ lấy đại diện một giá trị chung cho cả lớp đất Khi sử dụng các số liệu sau xử lý sẽ cho kết quả khác biệt khá nhiều

Hiện các tài liệu cho thấy công tác nghiên cứu địa hình, địa chất thủy văn khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long đã được thực hiện rất nhiều và rất đầy

đủ Tuy nhiên các tài liệu này chỉ đánh giá chung cho một vùng rộng lớn, tuỳ theo từng công trình, từng khu vực mà các số liệu có sự thay đổi, cần tiến hành khảo sát địa chất riêng Hiện nay, sự cố một số công trình xảy ra do việc khảo sát địa chất không đầy đủ hoặc kết qủa khảo sát không chính xác, rất cần sự quản lý chặt chẽ của Nhà nước

Bảng 2.1 :THỐNG KÊ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CÁC LỚP ĐẤT NỀN

Thí nghiệm nén nhanh Thí nghiệm nén cố kết TN cắt trực tiếp TN ba trục UU

HS rỗng ứng với cấp áp lực P(kG/cm2)

Hệ số

cố kết Cv50 (cm2/s x 10-3 Stt lớp đất Tên Chỉ tiêu tiêu chuẩn/ chỉ tiêu tính toán

Dung trọng ướt

γ w g/cm 3

Hệ

số rỗng

ma sát tgϕ

Lực dính C KG/cm 2

Góc nội

ma sát tgϕ

Lực dính

C KG/

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO ĐẦU CẦU

1 GIỚI THIỆU CHUNG CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO ĐẦU CẦU

Đối với nền đường đắp trên đất yếu, để đảm bảo điều kiện ổn định của đường khi xây dựng trên nền đất yếu trong vùng ngập lũ, tránh sụt lở, trượt trồi, lún sụp, biện pháp xử lý nền đất yếu dưới nền đường phải thoả mãn các yêu cầu:

- Đảm bảo ổn định và biến dạng toàn khối cho nền đường, kích thước hình học và hình dạng của nền đường trong mỗi hoàn cảnh không bị phá hoại hoặc biến dạng gây bất lợi cho việc thông xe trong quá trình sử dụng và khai thác Các hiện tượng mất ổn định toàn khối chủ yếu là trượt lở mái taluy nền đào hoặc đắp như trượt trồi, lún sụp nền đắp trên đất yếu

- Biện pháp thi công khả thi, phù hợp với kinh nghiệm và thiết bị hiện có của các đơn vị thi công

- Đảm bảo các yếu tố về môi trường

- Đáp ứng thời gian yêu cầu đưa công trình vào sử dụng

- Đảm bảo tính kinh tế, giá thành xây dựng hợp lý

Hiện nay có khá nhiều biện pháp xử lý nền đất yếu dưới nền đường Trong

đó, một số biện pháp nhằm vào mục đích tăng sự ổn định của nền đường đắp; một

số biện pháp nhằm vào mục đích tăng cường độ đất yếu; các biện pháp còn lại nhằm vào mục đích tăng nhanh tốc độ cố kết hoặc giảm độ lún tổng cộng

Tuy nhiên, có thể chia ra làm 2 nhóm biện pháp chính[7]:

1) Các biện pháp liên quan đến việc bố trí xây dựng cùng với nền đắp

dưới tác dụng của thời gian hoặc tải trọng

- Bố trí thời gian xây dựng: Thi công theo giai đoạn,

- Sử dụng tải trọng: gia tải tạm thời

- Sử dụng vật liệu: chèn trong nền đất đắp bằng vật liệu nhẹ, đào bỏ một phần đất yếu, vải địa kỹ thuật, bệ phản áp

Nhóm biện pháp xử lý này không đòi hỏi thiết bị chuyên dụng, công nghệ thi công cao

2) Các biện pháp xử lý bản thân nền đất yếu dưới nền đường

- Tăng cường độ đất nền : cọc ba-lat, cọc đất-vôi, cọc đất-vôi-ximăng, cọc cát

- Tăng nhanh tốc độ cố kết : sử dụng đường thấm thẳng đứng như giếng cát, bấc thấm hoặc cố kết bằng hút chân không

Nhóm biện pháp này đòi hỏi phải có các thiết bị đặc biệt chuyên dụng và do các đơn vị thi công chuyên nghiệp, có kinh nghiệm

Trong các biện pháp đã nêu trên, một số biện pháp thường được sử dụng, có tính khả thi cao, phù hợp với điều kiện địa chất khu vực ven sông Cần Thơ Có thể tóm lược như sau

2 CÁC BIỆN PHÁP LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC BỐ TRÍ XÂY DỰNG CÙNG VỚI NỀN ĐẮP DƯỚI TÁC DỤNG CỦA THỜI GIAN HOẶC TẢI TRỌNG

2.1 Thi công theo giai đoạn

Cường độ đất nền ban đầu của đất yếu thường rất thấp, nên không thể đắp một lần đến cao độ thiết kế Cần phải đắp từng lớp một, để đảm bảo cho đất nền

ổn định, đồng thời chờ đất nền cố kết, tăng dần sức chịu tải cho đến khi đắp được các lớp tiếp theo[7]

II

III

III II

Cu1 : lực dính không cố kết, không thoát nước (thí nghiệm UU)

γ : Trọng lượng của đất đắp

F : hệ số an toàn lấy bằng 1,5

Sau thời gian t, đất nền cố kết đến U%, khi đó sức chống cắt sẽ tăng thêm:

cu Utg H

ϕ : góc nội ma sát cố kết không thoát nước (Thí nghiệm CU)

Khi đó sức chống cắt mới cho phép đắp nền đến chiều cao H2 là:

Cứ như vậy tiếp tục cho các lớp tiếp theo cho đến khi đạt cao độ thiết kế Đây là biện pháp xử lý đơn giản nhất nhưng thời gian kéo dài, nên phối hợp cùng các biện pháp khác nhằm tăng nhanh tốc độ cố kết (xem kết quả tính ở chương 6)

Hình vẽ 3.2: Toán đồ Mandel - Salencon

Về lý thuyết, bệ phản áp có thể được tính toán theo dạng làm tăng độ chôn sâu của nền đường hoặc theo dạng làm xoải taluy nền đường [3]

1/Dạng làm tăng độ chôn sâu của nền đường

Hình vẽ 3.4: Sơ đồ tính bệ phản áp làm xoải taluy Hình vẽ 3.3: Sơ đồ tính bệ phản áp làm tăng độ chôn sâu nền đường