Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)

Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng Tỉnh Nam Định (Luận văn thạc sĩ file word)

HàNội,tháng8năm2016

Tácgiảluậnvăn

NguyễnTrungHợp

LỜI CẢMƠN

Vớisựcốgắng,nỗlựccủabảnthâncùngvớisựgiúpđỡtậntìnhcủathầy,côgiáo,đồngn

ghiệp,bạnbèvàgiađìnhđãgiúptácgiảhoànthànhluậnvănthạcsĩ“Nghiêncứuxácđịnh nguyên nhânvàđềxuấtbiệnphápxửlýsựcốsạt trượt máiđê,kètuyếnđêhữuHồn g-tỉnhNamĐịnh”.

Tácgiảxintrân trọngcảmơnTS NguyễnCông Thắngđãhướngdẫn trựctiếpvàđịnh

hướngkhoahọcchoLuậnvănthạcsĩnày

XincảmơnNhàtrường,cácthầycôgiáotrongtrườngĐạihọcThuỷLợi,Phòngđào

tạoĐạihọcvàsauĐạihọcvềsựgiúp đỡtrongthờigiantácgiả họctậpvànghiêncứu

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Chi cục Đê điều và SởNN&PTNT tỉnh Nam Định đã tạo điều kiện giúp đỡ cung cấp số liệu, tạo mọiđiềukiệnthuậnlợiđểtácgiảhoànthànhluậnvănnày

PCLB-Tuy nhiên đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa họccũngnhư kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏinhữngthiếu sót Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúptácgiảhoànthiệnđềtàicủaluậnvăn

Xintrântrọngcảmơn!

HàNội,tháng8năm2016

Tácgiảluậnvăn

NguyễnTrungHợp

CHƯƠNGMỞĐẦU 1

1 Tínhcấpthiếtcủađềtài 1

2 Mụcđíchcủađềtài 2

3 Đốitượngvàphạmvinghiêncứu 2

4 Cáchtiếpcậnvàphươngpháp nghiêncứu 3

4.1 Cáchtiếpcận 3

4.2 Phương phápnghiêncứu 3

5 Kếtquảđạtđược 3

CHƯƠNG1.TỔNGQUANVỀĐÊSÔNGHỒNGVÀSỰCỐĐÊ ERROR! BOOKMARKNOTDEFINED. 1.1 TổngquanvềđêsôngHồng 4

1.1.1 Lịch sửhìnhthành[11]

4 1.1.2 Đặcđiểmđê[1]

5 1.1.2.1 Tuyếnđê 5

1.1.2.2 Địahìnhhaibênvenđê 6

1.1.3 Cấu trúcđịa chấtvàtínhchấtđịachấtcôngtrìnhcủacáclớpđấtởnềnđê[1]

6 1.1.4 Đặcđiểmđịachấtthủyvăn[1]

7 1.1.5 Cấutạothânđêvàsựlàmviệccủađê[1]

7 1.1.6 Mặt cắtngangđặctrưngcủađê[1]

8 1.2 Cácsựcốđêvànguyênnhângâysựcố 9

1.2.1 Các sựcốđê 9

1.2.1.1 Xóilởchânđê 9

1.2.1.2 Sựcốđêtrênnềnđấtyếu 9

1.2.1.3 Sựcốthấmởchânmáihạlưu 10

1.2.1.4 Khuyếttậttrongthânđê 10

1.2.1.5 Sựcốởvùngnốitiếpkhitôncao 11

1.2.1.6 Mạchđùn,mạchsủivàomùalũ 11

1.2.2 Nguyênnhângâysựcốđê 12

1.2.2.1 Địachấtnềnđêvàvậtliệuđắpđê 13

1.2.2.2 Sóng,gióvàmưabão 13

1.2.2.3 Dòngchảyvàviệcxâydựngcáchồchứaởthượngnguồn 13

1.2.2.4 Dopháttriểncáchoạtđộngdânsinhởvùngvensông 13

1.2.2.5 Dokhaitháccát,sỏilòngsôngtráiphép 14

1.2.2.6 Doảnhhưởngcủathủytriều 14

1.2.2.7 Dohoạtđộngcủasinh,độngvật trongthânđê 14

1.3 CácsựcốđêtrêntuyếnđêhữuHồng,tỉnhNamĐịnh[4]

15 CHƯƠNG2.CƠSỞLÝTHUYẾTPHÂNTÍCHTHẤMVÀỔNĐỊNH ERROR! BOOKMARKNOTDEFINED. 2.1 Đặtvấnđề[9]

18 2.2 Phântíchthấm,cácphươngpháptínhthấmvàlựachọn phương pháptính[7]

19 2.2.1 Phântíchthấm 19

2.2.1.1 Bàitoánthấm 20

2.2.1.2 Cấutrúcthànhphầncủađấtbãohòavàđấtkhôngbãohòa[7]

20 Đấtbãohòa 20

Đấtkhôngbãohòa: 20

2.2.1.3 Dòngthấmnước[7]

21 2.2.1.4 Thếtruyềnđộngcủaphanước[7]

22 2.2.1.5 Ảnhhưởngcủaphakhí[7]

26 2.2.1.6 ĐườngcongđặctrưngNước-Đất[7]

27 2.2.1.7 ĐịnhluậtDarcychođấtkhôngbãohoà[7]

27 2.2.1.8 Phươngtrìnhviphâncơbảncủabàitoánthấm[7]

29 2.2.2 Các phươngphápgiảibàitoánthấm[8]

29 2.2.2.1 Phươngphápthủylực 29

2.2.2.2 Cácphươngphápsố 32

* Phươngphápsaiphânhữuhạn(PPSPHH) 32

* Phươngphápphầntửhữuhạn(PPPTHH) 32

2.2.3 Lựachọnphươngphápgiải bàitoánthấmvàphầnmềmtínhtoán 32

2.2.3.1 Lựachọnphươngphápgiải 32

2.2.3.2 Giảibàitoánthấmbằngphươngphápphầntửhữuhạn 33

2.3 Phântíchổnđịnh,cácphươngpháptínhổnđịnhvàlựachọnphươngpháptín[h7]

35 2.3.1 Phântíchổnđịnh 35

2.3.1.1 Bàitoánổnđịnhtrượtcủamáidốc 35

2.3.2 Các phươngphápgiảibàitoánổnđịnhtrượtcủamái dốc 37

2.3.2.1 Phươngphápphânthỏi 37

2.3.2.2 PhươngphápFellenius(phươngphápthôngdụng) 44

2.3.2.3 PhươngphápBishopđơngiản 46

2.3.2.4 PhươngphápJanbutổngquát 48

2.3.3 Lựachọnphươngphápgiảivàphầnmềmtínhtoán 51

2.4 Cácgiảipháp xửlýsạttrượtmáiđê,kè[3]

51 2.4.3.1 Kèlátmái 52

2.4.3.2 Vảiđịakỹthuật 52

2.4.3.3 Neotrongđất 53

2.4.3.4 Dùngcọcđểổnđịnhmáidốc(Piled-Slope) 53

2.4.3.5 Đắpkhốiphảnáptạichânmáidốcvàcănchỉnhđộdốcmáiđê 54

2.4.3.6 Trồngcỏmáiđê 54

2.4.3.7 Tiêuthoátnướcmáiđê 55

CHƯƠNG3.PHÂNTÍCHVÀĐỀXUẤTGIẢIPHÁPXỬLÝSỰCỐSẠTTRƯỢTMÁIKÈ QUYPHÚTUYẾNĐÊHỮUHỒNG,TỈNHNAMĐỊNH 56

3.1 GiớithiệuvềkèQuyPhúvàđặcđiểmđịa hình,địachấtcủatuyếnđê 56

3.1.1 GiớithiệuvềkèQuyPhú 56

3.1.2 Đặcđiểmđịa hình,địachấtkèQuyPhú 57

3.1.2.1 Địahình,địamạo 57

3.1.2.2 ĐặcđiểmĐịatầng 57

3.1.2.3 Đặcđiểmđịachấtcôngtrình 57

3.2 Hiệntrạngvàđánhgiáhiệntrạng 59

3.3 Đềxuấtgiảipháp xửlývàtínhtoán 63

3.3.1 Đềxuấtgiảiphápxửlý 63

3.3.2 Tínhtoán 64

3.3.2.1 Tínhtoánkhichưacógiảiphápxửlý 64

* Sơđồtínhtoán 65

* Kếtquảtínhtoánthấm 65

* Kếtquảtínhtoánổnđịnh 68

3.3.2.2 Tínhtoánkhicógiảiphápđềxuất 73

* Sơđồtínhtoán 73

* Kếtquảtínhtoánthấm 74

* Kếtquảtínhtoánổnđịnh 76

KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ 79

1 Kếtquảđạtđượccủaluậnvăn 79

2 Nhữngtồn tạicủaluậnvăn 80

3 Kiếnnghịvềhướng nghiêncứutiếptheo 80

Hình1.1 Mặtcắtngangđặctrưngcủađê 8

Hình1.2 Xóilởchânđê 9

Hình1.3 Sựcốđêtrênnềnđấtyếu 10

Hình1.4Sựcốthấmởchânmáihạlưu 10

Hình1.5 Sựcốdokhuyếttậttrongthânđê 11

Hình1.6Sựcốởvùng nốitiếpkhitôncao 11

Hình1.7 Mạchsủiởhạlưuđê 12

Hình1.8 SựcốtrêntuyếnđêHữuHồng,tỉnhNamĐịnh 17

Hình2.1Vậnđộngcủanướcdướiđất 20

Hình2.2 Sơđồcácpha củađất 21

Hình2.3 Gradientáplựcvàhútdính quamộtphântốđất 21

Hình2.4 NănglượngtạiđiểmAtheophương Y 22

Hình2.5 Cộtnướccủađấtbãohòa vàkhôngbãohòa 25

Hình2.6 Dòngthấmđitrongmộtphântốđấtbãohòavàkhôngbãohòa 26

Hình2.7Đườngcongđặctrưngnước-đất 27

Hình2.8 Quanhệ giữahệsốthấmvàđộhútdính 28

Hình2.9 Sơđồtínhtoántheophươngphápthủylực 29

Hình2.10SơđồtínhtheophươngphápphânđoạncủaN.N.Páp-lốp-sky 30

Hình2.11SơđồtínhtheophươngphápđườngdòngtrungbìnhP.A.Săng-kin 30

Hình2.12Sơđồtínhtheophươngphápthaythếmáithượnglưu ng hi ên g bằngmá i thượnglưuthẳngđứng 31

Hình2.13Miềnthấnđượcchiathànhcácphầntửtamgiác,tứgiác 33

Hình2.14 Phầntửtamgiácvàphần tửtứgiác 33

Hình2.15 Cácdạngdi chuyểncủakhốiđất đá 36

Hình2.16Cáclựctácdụngvàmặtcắthìnhhọcmáidốcvớimặttrượttrụtròn 40

Hình2.17Cáclựctácdụngvà mặtcắthìnhhọcmáidốcvớimặttrượthỗnhợp 40

Hình2.18Cáclựctácdụngvàmặtcắthìnhhọcmáidốcvớimặttrượtbấtkỳ 41

Hình2.19Mặttrượttrụtròn 45

Hình2.20Cáclựctácdụngtrongphươngphápthôngdụng 45

Hình2.21Dạngmặttrượttrụtròn 46

Hình2.22CáclựctácdụngvàodảitrượttheophươngphápJanbukháiquát 49

Hình2.23Ảnhhưởng vùngnứtnẻđếnhàm Xt r o n g

phươngpháp Janbutổngquá

t 51

E

Hình2.24Cấutạokèlátmái 52

Hình2.25Trảivảiđịakỹthuậtlàmtầnglọcmáikè 53

Hình2.26Phươngphápneotrongđất 53

Hình2.27Giacườngmáiđấtbằngcọc 53

Hình2.28Đắpkhốiphảnáp 54

Hình2.29Cănchỉnhđộdốcmáiđê 54

Hình2.30Trồngcỏmáiđê 55

Hình3.1SôngHồngđoạnchảyquađịahuyệnTrựcNinh 56

Hình3.2 Mặtcắtngangđịachấtcôngtrìnhkè QuyPhú 60

Hình3.3Lượng mưacácngàytháng5tạitrạmNamĐịnh 60

Hình3.4Lượng mưacácngàytháng6tạitrạmNamĐịnh 61

Hình3.5Lượng mưacácngàytháng7tạitrạmNamĐịnh 61

Hình3.6Lượng mưacácngàytháng8tạitrạmNamĐịnh 61

Hình3.7MựcnướcsôngHồngtạitrạmNamĐịnh 62

Hình3.8Sứckhángcắtcủađấtkhôngbão hòa[7]

62 Hình3.9Mặtcắtngangkècókếtcấulátmáihộchânbằngrồngđálướithépkếthợpvớilăngt hểđáhộc 63

Hình3.10Miềntínhtoánvàlướiphầntửtínhtoán 65

Hình3.11Cácđườngđẳngthếtạithờiđiểm0hngày14tháng9năm2012-trườnghợp1 66

Hình 3.12 Các đường đẳng thế tại thời điểm 6h ngày 14 tháng 9 năm 2012- trường hợp1 66

Hình3.13Các đườngđẳngthếtạithờiđiểm12hngày14tháng9năm2012- trườnghợp1 66

Hình3.14Các đườngđẳngthếtạithờiđiểm18hngày14tháng9năm2012- trườnghợp1 67

Hình3.15Các đườngđẳngthếtạithờiđiểm0hngày14tháng9năm2012 –trườnghợp2 67

Hình3.16Các đường đẳngthếtạithờiđiểm6hngày14tháng9năm2012 -trườnghợp2 67

Hình3.17Các đườngđẳngthếtạithờiđiểm12hngày14tháng9năm2012- trườnghợp2 68

Hình3.18Các đườngđẳngthếtạithờiđiểm18hngày14tháng9năm2012-

trườnghợp2 68Hình3.19 Quanhệgiữahệsốantoàn,FSvàthờigiancủahaitrường hợp1và 2 69Hình3 2 0 Cungt r ư ợ t n g u y hiểmn h ấ t t ạ i t h ờ i điểm0 h n g à y 14t h á n g 9 n ă m 2 0 1 2 -trườnghợp1 69Hình3 2 1 C u n g t r ư ợ t n g u y hiểmn h ấ t t ạ i t h ờ i điểm6 h ngày14t h á n g 9 n ă m 2 0 1 2 -trườnghợp1 70Hình3.22Cungtrượtnguyhiểmnhấttạithờiđiểm12hngày14tháng9năm2012-trườnghợp1 70Hình3.23Cungtrượtnguyhiểmnhấttạithờiđiểm18hngày14tháng9năm2012-trườnghợp1 71Hình3.24C u n g t r ư ợ t n g u y hiểmn h ấ t t ạ i t h ờ i điểm0 h ngày14t h á n g 9 n ă m 2 0 1 2 -trườnghợp2 71Hình3 2 5 C u n g t r ư ợ t n g u y hiểmn h ấ t t ạ i t h ờ i điểm6 h ngày14t h á n g 9 n ă m 2 0 1 2 -trườnghợp2 72Hình3.26Cungtrượtnguyhiểmnhấttạithờiđiểm12hngày14tháng9năm2012-trườnghợp2 72Hình3.27Cungtrượt nguyhiểmnhấttạithờiđiểm18hngày14tháng9năm2012-trườnghợp2 73Hình3.28Sơđồtínhtoángiảiphápđềxuất 74Hình3.29Cácđườngđẳngthếtạithờiđiểm0hngày14tháng9năm2012-giảipháp

đềxuất 74Hình3.30Cácđườngđẳngthếtạithờiđiểm6hngày14tháng9năm2012-giảipháp

đềxuất 75Hình3.31Cácđườngđẳngthếtạithờiđiểm12hngày 14tháng9năm2012-giảipháp

đềxuất 75Hình3.32Cácđườngđẳngthếtạithờiđiểm18hngày 14tháng9năm2012-giảipháp

đềxuất 75Hình3.33 Quanhệgiữahệsốantoàn,FSvàthờigiancủagiảiphápđềxuất 76Hình3.34Cungtrượtnguyhiểmnhấttạithờiđiểm0hngày14tháng9năm2012–giảiphápđềxuất 76Hình3.35Cungtrượtnguyhiểmnhấttạithờiđiểm6hngày14tháng9năm2012–giảiphápđềxuất 77Hình3.36Cungtrượtnguyhiểmnhấttạithờiđiểm12hngày14tháng9năm2012–giảiphápđềxuất 77

giảiphápđềxuất 78

DANHMỤCBẢNGBIỂU

Bảng1-1 SựcốtuyếnđêhữuHồng,tỉnhNamĐịnhtừ2000÷2012 15Bảng2.1Cácgiảthiếtcủamộtsốphươngphápđạibiểu 43Bảng3.1Bảngtổnghợpcácchỉtiêucơlýcủa cáclớpđất 58

NamĐịnhlàtỉnhđồngbằngvenbiểnthuộcChâuthổsôngHồngchịuảnhhưởngtrựctiếpthủytriềuVịnhBắcBộvớichếđộnhậttriều,xungquanhbaobọcbởinhiềusônglớn:sôngHồng,sôngĐào,sôngĐáyvàsôngNinhCơ.Hệ thốngđêđiềutỉnhNamĐịnhvớichiềudài663km.TrongđóđêcấpIđếncấpIIIlà 365kmvà298kmđêdưới cấp III Do đó hệ thống

đê điều có vai trò rất quan trọng vì hầu hết dân cư và

diệntíchđấttựnhiêncủatỉnhđềunằmtrong vùngbảovệcủacáctuyếnđêtrên

Hệthống đêđiềutỉnh NamĐịnhđượchìnhthànhtừlâu đời,quanhiềugiaiđoạntubổ,hiện còn nhiều tồn tại, tiềm ẩn nhiều nguy cơ không thể lường trước được Nhiều

đoạnđêchưađảmbảocaotrìnhvàmặtcắttheoyêucầuchốnglũ,địachấtnềnđêyếuchưađượcsửlýthườngxuấthiệnđùn,sủiuyhiếp

đếnantoàncủađê,vậtliệuđắpđêcóhàmlượngphacátnhiều,nhấtlàthờikỳtrướckiađấtđắpđêlẫnnhiềutạpchất,thiếutínhđồngnhấtvìvậythườngxuấthiệnsựcốthẩmlậumáiđêphíađồng,sạtlởmáiđêphíasông.ĐặcbiệtlàđốivớisôngHồng,lòngsôngnhiềuđoạnhẹp,dòngchảytiếnsátchânđê,luôncódiễnbiếnxóilởphứctạp,khólường khigặptổhợpbấtlợilũcaocógióbãomạnhsẽgâynguyhiểmthườngxuyênđedoạđếnantoàncủađê,khiếnchocôngtáchộđêởNamĐịnhrấtcăngthẳng,vấtvảvàtốnkém

Tuyến đê hữu Hồng trên địa bàn tỉnh Nam Định dài 63km từK156+621÷K219+702,đầu tuyến tiếp giáp với tỉnh Hà Nam, cuối tuyến tiếp giáp với

cónhiệmvụbảovệcáckhudâncưvàdiệntíchđấttựnhiêntrênđịabàn6huyện,thành

phốgồm:huyệnMỹLộc,thànhphốNamĐịnh,NamTrực,TrựcNinh,XuânTrườngvàhuyệnGiaoThủy.LàmộttrongnhữngtuyếnđêquantrọngtronghệthốngđêđiềuNamĐịnh cũng như cả nước Vì vậy, sự antoàn bền vững của tuyến đê có ý nghĩa cực kỳquantrọngđốivới yêucầuổnđịnhvàpháttriểndânsinh-kinhtế-quốcphòngvàtoànbộvậtchất,cơsởhạtầngkinhtế-xãhộicủamộtvùngđấtrộnglớn.

Toàn bộ tuyến đê nằm trên nền đất sa bồi chỉnh thể Sông Hồng Chủ yếu là nềnđấtyếu Trên tuyến đã xây dựng 32 cống qua đê và 24 kè bảo vệ mái tại những vị tríxungyếu Theo báo cáo của chi cục đê điều và PCLB tỉnh Nam Định trong nhữngnăm gầnđây do ảnh hưởng của sự biến đổi khí hậu và nước biển dâng, tình trạng khaithác cáttrái phép, mực nước các sông hạ du bị hạ thấp, lòng sông bị xói sâu dẫn đếnhàng loạtđoạn đê và kè bảo vệ mái bị sạt trượt Hàng năm trên tuyến đê hữu Hồng,tỉnh NamĐịnh xuất hiện hàng chục sựcố, tiêu tốn vốn ngân sách Nhà nước và địaphương hàngtrămtỷđồngđểtiếnhànhtubổvàsửachữa

4 Cáchtiếpcậnvàphươngphápnghiêncứu.

4.1 Cáchtiếpcận.

Tiếpcậ n t r ự c t i ế p h o ặ c gi án t i ế p t h ô n g q u a c á c t ổ ch ứ c , cá n h â n k h o a h ọ c h a y cácphươngtiệnthôngtinđạichúngđểnắmđượcnguyênnhângâysạttrượtmáiđê,kètuyếnđêhữuHồng,tỉnhNamĐịnh

Sửdụngcácthôngtinvàtàiliệuvềđịahình,

địachất,khítượngthủyvăn,cácsựcốcủat u y ế n đêh ữ u H ồ n g , t ỉ n h N a m Địnht r o n g n

h ữ n g n ă m g ầ n đâyn h ằ m đánhg i á nguyênnhângâysạttrượtmáiđê,kètuyếnđêhữuHồngtỉnhNamĐịnh

Sửdụngm ô hìnhtoánc ủ a các b à i toánthấm, b à i toánổnđịnhm á i dốc dùngtrong nghiêncứu

Lịch sử ghi nhận quá trình hình thành hệ thống đê điều Việt Nam từ thời Lý-Trần,vừamới lên ngôi Lý Công Uẩn vị vua đầu tiên của một triều đại được đánh giá là "mở đầucông việc xây dựng đất nướcbước vào quy mô lớn, đặt nền tảng vững chắc và toàndiện cho sự phát triển của dântộc và của quốc gia phong kiến độc lập" Đắp đê trị thủyđã trực tiếp ảnh hưởng đến quyền lợi của quốcgia không thể phó mặc cho sự tự phátcủadânchúng.Đếnnăm1077triềuđìnhđứng rachủtrươngđắpnhữngconđê quymôlớn Theo Việt sử lược, thì năm 1077 nhà Lý cho đắp đê sông Như Nguyệt (SôngCầu)dài67.380bộ(khoảng30km).

SangđếnđờiTrầnđãchođắpthêmtheotừngtuyếnsôngchínhtừđầunguồnra

đếnbiển,tôncaođắptonhữngđoạn đãcó,đắpthêmnhững

đoạnnối,cảitạomộtsốtuyếnvòngvèobấthợplý.Vềcơbảnnhữngtuyếnđêđógầngiốngnhưngàynay,nhấtlàtuyếnđêsôngHồng.Vềkỹthuật

đắpđêthờikỳnàycótiếnbộnhảyvọt,tạonênthếnướcchảythuậnhơnmặtkháccũngphảicónhữnghiểubiếtvềkỹthuậtnhấtđịnhmớicó thể xác định đượctuyến đê,chiềucao đêtừng đoạncho phù hợp với

đườngmặtnướclũ.NgoàiviệcđắpđênhàTrầncònrấtcoitrọngcôngtáchộđêphònglụt,đặtthànhtráchnhiệm

chochínhquyềncáccấp.“Nămnàocũngvậy,vàothángsáu,thángbảy(mùalũ)cácviênđêsứphảithânđituầnhành,thấychỗnàothấpphảitubổngay,nếukhônglàmtrònphậnsựđểđếnnỗitrôidâncư,ngậplúamạ,sẽtùytộinắngnhẹ

mà khiển phạt” Các triều đại nhà Lê, Trịnh và Nguyễn sau này dựa vào đó mà tiếp tụcpháttriểnhệthốngđêđiềuđãcóvàpháttriểntiếplên.TheosáchĐạiNamthựclụcthìdướitriềuNguyễnnămđóvuacònchođắpbảyđoạnđêmớiởBắcBộ.Đếntháng9năm1809,triềuNguyễnđãbanhành

điềulệvềđêđiềuởBắcBộvớicácquyđịnhrấtchặtchẽvềviệckiểmtra,phòngchốnglũvàgiacốhệthốngđêđiều hàngnăm

SauhiệpướcQuýMùi(1883)vàhiệpướcPatanốt(1885)nướctahoàntoànchịusựbảohộcủathựcdânPháp.Ngaytừnhữngngàyđầucủanềnđôhộ,chínhquyềnbảohộPhápphảiđốimặtvớinạnlụtởBắcKỳ.Đặcbiệtsautrậnlũ1888đãgâythiệthạinặngnềchođồngbằngsôngHồngvàsông

ĐuốngthuộcđịahạttỉnhBắcNinh.Ngày28/6/1895toànquyềnĐôngDươngRutsôranghịđịnhthànhlậpUỷbanđê điềutốicaotạiHàNội.Nhiệmvụnghiên

cứutổngthểmạnglướiđêđiềuhiệncóởBắcKỳ.ĐệtrìnhlêntoànquyềnĐôngDươngnhữngdựáncóliênquanđếncácquychếkỹthuậtvàquảnlýđêđiều.Uỷbannàyđượcnhómhọpvàocácnăm1896,1904,19051906,1915,1926.Tronggiaiđoạntừ1885

đến1915chínhquyềnbảohộPhápđãđắpthêmmộtsốvùngđểbảovệchonhữngđôthịđôngđúcvànhấtlàcónhiềungườiPhápvàcơsởkinhtếcủaPháp.ĐólàhệthốngđêLaThànhbaoquanhHàNội,hệthốngđêbaoquanhthànhphốNamĐịnh

Sựhìnhthànhhệthống

đêđiềuthểhiệnsựđónggóp,cốgắngcủanhândântrongsuốtnhiềuthếkỷqua.Mặcdùtạimộtsốnơiđêcònchưađảmbảotínhổnđịnhcaođốivớilũlớntuyvậyvaitròbảovệcủacáctuyếnđêsônghayhệthốngđêbiểnlàrấttolớnvàkhôngthểphủnhận.Hàngnăm,hệthốngđênàyđềuđượcđầutưcủngcố,nângcấp,đặcbiệtlàđốivớiđêsôngsaukhixảyralũlớnđãtừngbướccủngcốvữngchắcđápứngđượcyêucầuchốnglũđặtracủatừngthờikỳ

1.1.2 Đặcđiểmđê [1]

1.1.2.1 Tuyếnđê.

Qua quá trình hình thành tuyến đê ở đồng bằng và trung du Bắc bộ trong buổi đầusơkhai là quá trình tự phát: do nhân dân tự làm với trình độ nhận thức và công cụlaođộng rất thô sơ Vấn đề chọn tuyến và xử lý nền chỉ được giải quyết hết sức giảnđơn.Chođếnnhữngnămgầnđâymộtsốtuyếnđêbịvỡkhicólũlớnhoặcmộtsốnơisông

Địahìnhvenđêphíasôngthayđổitheothờigiantùythuộcchếđộ dòngchảyvàlượngphù sa các bãi bồi

có nơi được tôn cao và mở rộng nhưng có nơi bị bào mòn và xói lở.Các thềm sông, bãi bồi ở đồng bằng Bắc bộ

q u á trìnhtạothànhcáclớptạobồitíchtrẻkỷđệtứ(aQ3IV)

Đất cấu tạo nên thềm sông ở đây là sét, sét pha nặng, đôi chỗ bị latêrit hóa, phía trênlàá sét nhẹ có lẫn ít cuội sỏi kết cấu hơi xốp Từ các vùng tiếp giáp các vị trí nói trên kéodàiquađồngbằngrabiểntồntạichủyếulàcácbãibồi.Đấtcấutạonênbãibồitừdướilên gặp phổ biến là cát, cát pha có nơi là bùn sét hữu cơ được phủ bởi lớp sétpha hoặcsét,trêncùng(ởphíangoàiđê)làlớpphùsatrẻmàuxámnâu

1.1.3 Cấutrúcđịachấtvàtínhchấtđịachất côngtrìnhcủacáclớpđấtởnềnđê [1]

Cáclớpđấtởnềnđêcónguồngốcbồitíchhiệnđạikỷđệtứ,phânbốtừtrênxuốngdướinhưsau:

- Lớpphùsa:Phủtrựctiếptrên cácgiảiđịahìnhvenđêphíasôngcóbềdàytrungbình2-2,5m

- Đấtsétphamầunâugụ:Tầngđấtnàyphânbổhầuhếtdướinềnđêdọccáctuyếnsôngchính

- Đấtsétmàuxámxanh:Tầngđấtnàyphânbổdướinềnđêvùngđồngbằngởđộsâu2,5mkểtừmặt đấttựnhiên,vớiđộdàytrungbình2-4m

- Bùnsétvàbùnséthữucơ:Tầngnàyđượctạothànhchủyếuởnhữngvùngtrũng,cáccửa sông, đáy hồ

và đầm lầy hoặc ở những lòng sông cổ, tạo thành các thấu kính bùnkhádày5-10m,độsâuphânbốcáchmặtđất3-5m

- Cát pha màu xám nâu - xám sẫm: Phân bố ở độ sâu 3-5 m với diện tích phân bốhẹp,khôngliêntục

- Cát: Phân bố ở hầu hết dưới nền đê với bề dày khá lớn, có tính thấm lớn Nhữngnơicátphânbốsâu,vềmùalũ

tầngcátnàytàngtrữnướccóápcụcbộ.Đốivớicôngtrình,đâylàđiềubấtlợivềbiếndạngthấm.-Sét loang lổ: Tầng sét này có bề dày khá lớn phân bổ hầu hết ở trung tâm đồngbằngBắcbộvớibềdàytăngdầnraphíabiển,phânbốởđộsâu10-30m

1.1.4 Đặcđiểmđịachấtthủyvăn [1]

Ảnh hưởng của điều kiện địa chất thủy văn đối với các loại công trình xây dựngcómức độ khác nhau Đối với nền các tuyến đê, chủ yếu chú ý tới sự có mặt củanướcngầmtàngtrữtrongtầngchứanướcthứnhấtkểtừtrênxuống.Nướcngầmởtầngchứanước cóquan hệ với nước mặt: dâng cao về mùa mưa và hạ thấp về mùa khô Biên độdaođộngcủanướcngầmgiữamùakiệtvàmùalũlà4-5m

Quát r ì n h v ậ n độngc ủ a d ò n g n g ầ m c ó t h ể m a n g t h e o c á c h ạ t c ó đườngk í n h n h ỏ ,lượngcátdonướcmangtheotùythuộcáplựcdòngthấm

Quá trình này lặp đi lặp lại trong nhiều năm sẽ làm cho nền đê bị biến dạng ở

Khác với đập, đê là công trình làm việc theo mùa Nhiều đoạn đê trong mùa khôthựcchấtchỉlàđường.Đêchỉlàmviệcngănvàchắnnướctrongmùa lũ Thờigianlàmviệc trong năm của đê không nhiều Ngay trong mùa lũ, điều kiện làm việc củađêkhông chỉ phụ thuộc mực nước lũ mà còn phụ thuộc thời gian ngâm lũ dài hayngắn.Thời gian của lũ lên và thời gian lũ xuống cũng là những yếu tố cần quan tâmkhi xemxétđiềukiệnlàmviệccủađê.

1.1.6 Mặtcắtngangđặctrưngcủađê [1]

Từ những đặc điểm của đê đã nêu trên, chú ý nhiều đến các đặc điểm về địa hình,địachất và thực tế làm việc của đê, có thể nêu ra một mặt cắt ngang đại diện của đênhưsau:(hình1.1)

Hình1.2 Xóilởchânđê

1.2.1.2 Sựcốđêtrênnềnđấtyếu.

Do đê được đặt trên nền đất yếu, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân đê làmchonền đất yếu vượt qua sức chịu tải nên đê có xu hướng trượt ở cả hai mặt thượnglưu vàhạ lưu Trong thời gian lũ đê sẽ bị trượt mái hạ lưu khi dòng thấm dâng cao đến giớihạn nguy hiểm, ngược lại máithượng lưu sẽ bị trượt trong quá trình lũ xuống Trượtmáiđêtrênnềnđấtyếuthườngkéotheocảphầnnềncùng trượt(hình1.3)

Hình1.3Sựcốđêtrênnềnđất yếu

1.2.1.3 Sựcốthấmởchânmáihạlưu.

Dòngthấmkhichảyraởmáihạlưucókhảnăngmangtheođấttừthânđêrangoài.Hiệntượngthấmquathânđêsẽdẫnđếnsựsụtmáivùngcửaravàtrượtmáihạlưuđê(hình1.4)

Hình1.4Sựcốthấmởchânmáihạlưu

1.2.1.4 Khuyếttậttrongthânđê.

Những khuyết tật trong thân đê thường là kết quả của phương pháp đắp đê Đó làsựđắp theo tầng mà trong thân đê tồn tại đường thấm tập trung, khuyết tật trong thânđêcòn là kết quả sự hoạt động của sinh vật, động vật sinh sống trong thân đê Trongquátrình khai thác, làm việc của đê cũng có thể hình thành những khuyết tật, đó là kếtquảcủa hiện tượng xói ngầm cơ học Dòng thấm trong thân đê có vận tốc lớn, tạo ra dòngchảynhanh,mạnhtheohướngnốiliềnkhuyếttậtvớinhaudẫntớivỡđê(hình1.5)

Hình1.5 Sựcốdokhuyếttậttrongthânđê

1.2.1.5 Sựcốởvùngnốitiếpkhitôncao.

Do quá trình nâng cấp, cải tạo đê cần tôn cao đắp mở rộng đê, đê được đắp dày,vùngnối tiếp giữa phần đê mới đắp và đê cũ nếu không có biện pháp xử lý tốt, khiđưa vàosử dụng thì thấm rất dễ chảy qua, tạo thành đường thấm mạnh dọc theo khenối tiếp.Hiện tượng này sẽ dẫn đến hiện tượng trượt toàn khối mới đắp về phía hạ lưu( hình1.6)

Hình1.6 Sựcốởvùngnốitiếpkhitôncao

1.2.1.6 Mạchđùn,mạchsủivàomùalũ.

Mạch thấm rỉ xuất hiện rải rác ở thân đê hay nền đê, nước thấm ra với tốc độ vàlưulượng nhỏ và hầu như không mang theo các hạt khoáng Sựxuất hiện của mạchthấm rỉít gây nguy hiểm cho nền đê nhưng có ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định của nền đênhư gây sạt lở mái đê, cơ

đê, là tiền đề cho mạch phun, mạch sủi phát triển Mạch đùnthường xuất hiện ở nơi

mà tầng chứa nước (cát) có chiều dày lớn, nhưng tầng phủphíatrên(đấtthịt)cóđộbền(cơhọc,thấm)tươngđốicao.Khinướcsôngcao,nhữngnơicóchiềudàylớpphủnhỏ(thùngtrũng,aohồ,)dễbịbụctầngphủ,nướcthoátravớitốcđộlớnquacáckhenứt,hanghốcrấtnguyhiểmđốivớiổnđịnhcủađê

Mạch sủi thường xuất hiện ở những nơi mà tầng chứa nước nằm nông, phân bố ởgầnchân đê hạ lưu, cách chân đê từ 0÷20m Kích thước mặt sủi quan sát được từ vàicmtới hàng chục cm Nước thoát ra từ mạch sủi có tốc độ và lưu lượng tùy thuộc vàokíchthước miệng thoát và gradient áp lực thấm Vật liệu mang theo thường là các cát hạtnhỏ, mịn lẫn nhiều bụi Mựcnước sông dâng càng cao thì các mạch sủi xuất hiệncàngnhiềuvàthườngtậptrungởcácvịtríxungyếuthànhhốsủihaybãisủi

Sựx u ấ t hiệnv à m ứ c độn g h i ê m t rọ ng c ủ a b iế ndạ ng t h ấ m ởn ề n đêk h ô n g c h ỉ p h ụ thuộcv à o m ự c n ư ớ c l ũ m à c ò n c ó q u a n h ệ c h ặ t c h ẽ v ớ i đặcđiểmc ấ u t r ú c n ề n đê.Trongđó,sựcómặtcủacáclớptrầmtíchhạtrời,chiềusâu,chiềudàyvàphạmviphânbốcủatầngchứanướcvàtầngphủphíatrênlànhữngyếutốảnhhưởngđếnsựphátsinh,pháttriểnbiếndạngthấmởnềnđê.Vìvậy,đánhgiámứcđộxungyếucủamộtđoạnđêphảigắnvớiviệcphânloạinềnđêtheoquanđiểmvềbiếndạngthấm

1.2.2 Nguyênnhângâysựcốđê.

Xácđịnhnhữngnguyênnhângâyhưhỏngđêlànhucầucấpthiếttừthựctếvàrấtkhódođêthườngxuyênchịutácdụngcủanhiềuyếutố.Cácyếutốthamgiavàoquátrìnhgâyrasựcốrấtđadạngvàtỷphầnthamgiacủacácyếutốrấtkhácnhau.Việcxácđịnhđượcnhữngnguyênnhânchủyếugâyrasựcốđêlàrấtcầnthiếtđểđưaracácbiện phápxử lý,sửa chữa cho những đoạn đê hư hỏng.Trongnhiều trườnghợp

quátrìnhhưhỏngxảyraởsâutrongthânđêhoặctrongnềnđêvàkhôngcómộtdấuhiệu

nàobiểuhiệnrabênngoàilàmhạnchếviệcnghiêncứunguyênnhângâyhưhỏngđê.Đólàđặcđiểmnổi bậtcủachúng

1.2.2.1 Địachấtnềnđêvàvậtliệuđắpđê.

- Hệthốngđêđượchìnhthànhtừ lâuđờivà t h ư ờ n g nằmtrênnềnđấtyế u , trảiqua nhiềulầntubổ,địachấtnềnđêkhôngđồngnhất,nênkhicólũcao,thờigianngâmlũngâm lâu và gặp tổ hợp có gió bão lớn sẽ không tránh khỏi xảy ra sự cố sạt trượt ở mộtsốvịtrí

- Trongquátrình tubổ, đắpm ở rộng,tôncao, áptrúcmái đê,đêthường

1.2.2.3 Dòngchảyvàviệcxâydựngcáchồchứaởthượngnguồn.

Do quy luật vận động tựnhiên của lòng sông, các hiện tượng sạt lở, bồi lắngthườngxảy ra ở những đoạn sông cong, các cửa phân lưu, nhập lưu, các cửa sôngphân lạch,nơi giao thoa giữa dòng chảy trong sông và dòng triều là những nơi dòngchảy khôngổn định Phía bờ lõm do dòng chảy chủ lưu áp sát bờ, khi vận tốc dòngchảy lớn hơnvận tốc khởi động của đất cấu tạo bờ sông sẽ gây sạt lở, phạm vi sạt lởthường pháttriển từ thượng lưu về hạ lưu Ngoài ra, sạt lở cũng có thể xuất hiện dọctheo bờ củamột con sông trong trạng thái cân bằng động Việc xây dựng các hồ chứagây nên sựbiếndổidòngchảy,sựvậnchuyển bùncáttrongsôngvềcả mùakhô lẫnmùa mưa

1.2.2.4 Dopháttriểncáchoạtđộngdânsinhởvùngvensông.

Do sức ép về dân số, nhu cầu phát triển kinh tế-xã hội, sự quản lý chưa chặt chẽnênviệcviphạm,lấnchiếmbãisông,lòngdẫnđểxâydựngcôngtrình,nhàcửa,đổchất

thải, vật liệu lấn chiếm lòng sông, việc phát triển tự phát trên các tuyến đê sông,bờbao không theo quy hoạch, ngày càng tăng đã làm thay đổi chế độ dòng chảy,chấttảilênbờsônglàmgiatăngdiễnbiếnsạtlởbờsông.

1.2.2.5 Dokhaitháccát,sỏilòngsôngtráiphép.

Khai thác cát, sỏi lòng sông là việc làm tất yếu phục vụ nhu cầu xây dựng đangngàycàng phát triển, nếu khai thác theo đúng quy hoạch, đúng phép có tác dụng rấttích cựccho thoát lũ, ổn định lòng dẫn và giao thông thuỷ Tuy nhiên, hiện việc cấp giấy phép,quản lý khai thác cát, sỏilòng sông hiện còn rất nhiều khó khăn, đặc biệt là các đoạnsông tại vùng giáp gianhgiữa hai tỉnh, chế tài hiện chưa đủ mạnh và chưa có sựphốihợpđồngbộcủacácđịaphươngnênviệckhaitháctráiphép,saiphépvẫntiếptụcdiễnraởnhiềunơiđặcbiệtcónơiviệckhaitháccáttráiphépngaytạikhuvựcchânđêvàmáikèbảovệbờsônggâysạtlở

1.2.2.6 Doảnhhưởngcủathủytriều.

Nam Định là một tỉnh thuộc đồng bằng ven biển nên sự ảnh hưởng của thủy triều làrấtlớn Thủy triều tại vùng biển Nam Định mang đặc tính chung của vùng biển Vịnh BắcBộ là chế độ nhật triều, trongmột ngày có một lần nước lên và một lần nước xuống,diễn ra hầu hết các ngày trongtháng Biên độ thuỷ triều dao động từ 1,5-2m Hiện naydo tình trạng biến đổi khí hậu

và nước biển dâng, kết hợp với mực nước biển trongngày dao động lên xuống liên tục

nó gây ảnh hưởng rất lớn đến sự ổn định của máiđê,kènhấtlàcáckhuvựcđêcửasônggiápbiển

1.2.2.7 Dohoạtđộngcủa sinh, độngvậtt r o n g thânđê.

Sự xuyên sâu của rễ cây sẽ làm giảm các khả năng chống sự xuyên thủng thuỷ lựccủacác tầng chống thấm thân đê Sự hoạt động của các loại động vật như mối, chuột, đãđểlạinhữngkhuyếttậtlớntrongthânđêvànềnđê,làmgiảmnhỏtiếtdiệnđê,thúcđẩyquátrìnhthấmvàlàmmấtổnđịnhđê

Ngoài những nguyên nhân đã nêu trên cũng cần phải kể đến những nhân tố tuykhôngphải là những nguyên nhân trực tiếp gây ra sự cố đê nhưng đã thúc đẩy quátrình

hưhỏngđó.Mộttrongnhữngnhântốquantrọnglàsựkhôngđủlớncủakíchthướcmặt

cắt ngang đê như sự quá nhỏ chiều rộng mặt đê, độ dốc mái quá lớn Nó làm choquátrínhthấmxẩyranhanhlàmsựxóilởthêmtrầmtrọngdẫnđếnsựmấtổnđịnhmái

1.3 CácsựcốđêtrêntuyếnđêhữuHồng, tỉnhNamĐịnh [4]

Việc theo dõi và thống kê một cách đầy đủ và toàn diện các sự cố đê điều ở tanóichung và tỉnh Nam Định nói riêng chưa được tiến hành hoàn chỉnh, đặc biệt làcácnăm trước đây Trong luận văn tác giả đưa ra thống kê điển hình về sự cố đê điềumộtsốnămđiểnhìnhtừ2000÷2012 trêntuyếnđê hữuHồng,tỉnhNamĐịnh

Bảng1-1 SựcốtuyếnđêhữuHồng,tỉnhNamĐịnhtừ2000÷2012

hànhPhố

Khuvựcsạttrượt

Mạchđùn,mạchsủi

Hình1.8SựcốtrêntuyếnđêHữuHồng,tỉnh NamĐịnh.

Quap h â n t í c h , đánhg i á t ổ n g h ợ p s ố l i ệ u c ủ a C h ư ơ n g I , t á c g i ả n h ậ n t h ấ y : T r

o n g nhữngnămgầnđâynguyênnhânchủyếugâyrasựcốđêđiềulàtácdụngbấtlợicủadòngthấm.Dòngthấmquathân,nềnđêlàthấmtrongmôitrườngcócấutrúcphứctạp.Từđótácgiảchọnvấnđềcầnxemxét là:Tínhthấmcủa đấtdướitácđộngcủakhíhậu và các điều kiện thay đổi khác của môi trường làm giảm sức kháng cắt của đất

dẫnđếnmấtổnđịnhcủamáidốckhuvựcđangxét,dựatrêncơsởnghiêncứucơhọcđấtchođấtkhôngbãohòa

2.1 Đặtvấnđề [9]

Nguyênnhângâysạttrượtmáiđê,kècủabờsôngrấtnhiều.Tuynhiêncóthểtổnghợptheohainguyênnhânchính:

Nguyênnhânthứnhấtlàdochếđộdòngchảythayđổilàmchobùncátlòngsôngbịvậnchuyểnđinơikhácdẫnđếnsựhìnhthànhcáchốxóicụcbộ.Chínhnhữnghốxóicụcbộnàyđãcótácđộngtrựctiếpđếnsựmấtổnđịnhcủamáiđê,kè.Điềunàyđượcthểhiệnrõràngnhấttronghiệntượngdòngchảyvònghướngngangpháttriểnmạnhmẽtrongđoạnsôngcong.Sựpháttriểndòngchảyvònghướngngangđãlàmchobờlõmcàngngàycàngbịxâmthựcvàdẫntớisạttrượtvàlõmthêm,bờlồicàngngàycàngđượcbồivàdẫntớilồithêm.Chínhsựthayđổihìnhtháibờnàyđãlàmchochếđộthủylựchạlưusôngthayđổivàdẫntớisựthayđổihìnhtháibờsôngởđoạnkếtiếp

Nguyênnhânthứhailàdosựmấtcânbằngcục bộngaytạimáibờsông

Điềunàyđượcthểh iệ nởsựgiatăngkhả nănggâytrượtvà giảmnhỏkhả năngchốngtrượt Chínhsựmấtcânbằngnàyđãdẫnđếnnhữngpháhoạimáibờsôngnhưsạtlở,trượtbờsông.Sựmấtcânbằngnàycónhiềunguyênnhânnhư:tácđộngcủasónggió,tàubèqualại,mưakéodàilàmđấtbãohòanước…

Theo Lomtadze V.D Các nguyên nhân gây trượt thường là: Tăng cao độ dốc của sườndốckhicắtxén,khaiđàohoặcxóilở,khithicôngmáiquádốc;giảmđộbềncủađấtđádobiến đổitrạngtháivậtlínhưthayđổi

độẩm,trươngnở,giảmđộchặt,phonghoá,pháhuỷkếtcấutựnhiên,cáchiệntượngtừbiếntrongđấtđá;tácđộngcủaáplựcthuỷ tĩnh và thuỷ động lên đất đá, gây nên biến dạng thấm; biến đổi trạng thái ứng suấtcủađất đáởtrongđớih ì n h t h à n h s ư ờ n d ố c v à t h i c ô n g m á i d ố c ; c á c t á c độngb ê n ngoàinhưchấttảitrênsườndốc,daođộngđịachấnvàviđịachấn, Mỗimộtnguyênnhânriêngbiệtkểtr

ên

đềucóthểlàmmấtcânbằngcủacáckhốiđấtđáởsườndốc,nhưngthôngthườnglàdotácđộngđồngthờicủamộtsốtrongnhững nguyênnhânđó

Theodiễnbiếnsạttrượtmáiđê,kètuyếnđêhữuHồng,tỉnhNamĐịnhnguyênnhânchủyếudotácđộngcủamưa.Đểtìmchitiếtnguyênnhângâysạttrượtluậnvăndựa

trêncơsởnghiêncứu cơhọcđấtchođấtkhôngbãohòa, tậptrungđivàovấnđề

chính:tínhchấtthấmcủađấtdướitácđộngcủakhíhậuvàcácđiềukiệnthayđổikháccủamôitrườnglàmgiảmsứckhángcắtcủađấtdẫnđếnmấtổnđịnhcủamáidốckhuvựcđangxét

2.2 Phântíchthấm, cácphươngpháptính thấmvàlựachọnphươngpháptính [7]

2.2.1 Phântíchthấm.

Trongmùalũđêthườngxuyênchịutácdụngcủaáplựcnướctĩnhđộng,áplựcthấm,áplựckẽhổngxuấthiệntrongquátrìnhcốkết…

Quaphântíchsựlàmviệcvàtổngkếtquátrìnhxâydựng,khaithác

đãthừanhậnrằngđêlàcôngtrìnhcónhiềuvấnđềphứctạphơncả.Sựcómặtcủadòngthấmtrongthânđêvànềnđêtrongmùalũđãdẫnđếnsựcầnthiếtphảităngkíchthướcmặtcắtngangcủachúng,cũngnhưđòihỏitrongquátrìnhtôncaoáptrúcnghiêmngặt,chonêngiáthànhcôngtrìnhcaohơnrấtnhiềusovớicáccôngtrìnhđấtkhôngchịutácdụngcủadòngthấm

Để hạn chế đến mức tối thiểu nhất các tác hại do dòng thấm gây ra mà vẫn đảmbảotínhkinhtếkỹthuậtnhấtthiếtphảixácđịnhđượcsựvậnđộng củadòngthấmquathânvà nền côngtrình Sự ra đời và phát triển của lý thuyết thấm đã đáp ứng đầy đủ nhữngyêu cầu do thực tiễn sản xuất đòi hỏi Về

lý thuyết thấm của nước trong đất và qui luậtvận động của dòng thấm qua công trình có nhiều tác giả đã nghiêncứu và giải quyếtsong song với việc hoàn thiện các lý thuyết tính toán thiết kế công trình.Bên cạnh cácmô hình toán học kết hợp với phương pháp tính toán, phương pháp giảicác bài toántrên môhìnhvậtlývàthựcnghiệmcũnggiữvaitròquantrọng

Đếnnaysựkếthợpgiữacácphươngphápđãchophépgiảiquyếtđượccácbàitoánthực

tế đặt ra, đưa đếncách nhìnnhận đánhgiá điều kiện ổn địnhc ủ a c ô n g t r ì n h

t i n cậyhơn.Đểđánhgiáđiềukiệnổnđịnhcủacôngtrìnhtrướchếtphảigiảiquyếtbàitoán lý thuyết thấm trong môi trường xốp tạo bởi kết cấu công trình và nền Trên cơ sởkết quả của lời giải vận dụng các điều kiện ổn định thấm của vật liệu và các tiêu

chuẩnantoànđểđánhgiáđiềukiệnổnđịnhthấmchungchotoànbộcôngtrình.Giảiquyếtbàitoánlý thuyếtthấmđãcónhiềuphươngphápgiải

2.2.1.1 Bàitoánthấm.

Đất được tạo thành bởi các hạt đất, các hạt đất tự xắp xếp tạo thành khung cốt đấtcónhiềulỗrỗng,tronglỗrỗngthườngchứanướcvàkhí.Nhưvậy,đấtgồmbathànhphầnvật chất hợpthành: thể rắn (gồm các hạt đất) là chủ thể, thể lỏng (nước) và thể khí.Dưới tác dụng của trọng lực, nước có thểxuyên qua lỗ rỗng trong đất để chuyển độngnhư(hình2.1)

Hình2.1 VậnđộngcủanướcdướiđấtDòng thấm liên quan đến hiệu quả tích nước của đập, cống và liên quan đến hiệuquảdẫn nước và tưới nước của kênh dẫn, bên cạnh đó còn liên quan đến ổn định Dòngthấmcókhảnănggâymấtổnđịnhcủakhốiđấtdẫnđếnpháhoại côngtrình

2.2.1.3 Dòngthấmnước [7]

Hình2.2Sơđồcácphacủađất

Trong đất không bão hòa, gradient hút dính đôi khi được xem như thế truyền độngcủadòng thấm nước Tuy nhiên, dòng thấm nước không phụ thuộc chủ yếu và duy nhấtvàogradienthútdính.(hình2.3)giảithíchbatrườnghợpgiảthiết ởnơicácgradientáp lực khí và nước được kiểm soátquamộtp h â n t ố đ ấ t k h ô n g b ã o h ò a t ạ i m ộ t c a o trình cố định.Trong các trường hợp đó, các áp lực hơi nước và khí ở phía bên tráilớnhơnáplựcởphíabênphải

Hình2.3Gradientáplựcvàhútdínhqua mộtphântốđất

Độh ú t d í n h ởb ê n t r á i c ó t h ể n h ỏ hơnởb ê n p h ả i ( t r ư ờ n g h ợ p 1 ) , b ằ n g b ê n p h

ả i (trườnghợp2)hoặclớnhơnbênphải(trườnghợp3).Songdùgradienthútdínhnhưthếnào,đểphảnứnglạigradientáplựctrongcácphariêngbiệt,khívànướcsẽthấmtừ trái sang phải Ngay cả trong trường hợp 2, nếu có gradient hút dính bằng không

khívànướcvẫnthấm

Dòng thấm có thể được xác định thích hợp hơn theo gradient cột nước thuỷ lực (tứclàgradient cột nước áp lực trong trường hợp này) cho mỗi pha Do vậy, gradient hútdínhkhông phải là thế truyền động cơ bản cho dòng thấm nước cho đất không bão hòa.Trong trường hợp đặc biệt, nóigradient áp lực khí bằng không, gradient hút dính vềtrịsốbằnggradientáplựctrongnước.Đólàtìnhhìnhphổbiếntrongtựnhiênvàcóthểlànguyên nhân cho việc đề nghị đưa dạng hút dính vào dòng nước thấm Tuy nhiên,sauđóphảibỏđithànhphầncộtnướccaotrình

Dòngnướcthấmquađấtkhôngchỉbịkhốngchếbởigradientáplựcmàcũngcònbởigradientdođộchênhcaotrình.Gradientáplựcvàgradientcaotrìnhđượckếthợplạiđểc h o m ộ t g r a d i

e n t c ộ t n ư ớ c t h u ỷ l ự c n h ư l à m ộ t t h ế t r u y ề n độngc h o d ò n g t h ấ m trongphanày.Điềunàyđúngchocảđấtbão hoàvàkhôngbãohòa

p

w

P

Trongđó: E-tổng nănglượng;

Tổng năng lượng tại điểm A có thể hiển thị theo năng lượng trên trọng lượng đơnvị,được gọi là vị thế hay cột nước thuỷ lực Cột nước thuỷ lựchwtại điểm A nhậnđượcbằngcáchchiaphươngtrình(2-6)chotrọnglượngnướctạiđiểmA(tứlàMwg):

w

rỗngtạimộtđiểmởhiệntrường(hình2.5).Khoảngcáchgiữacao trìnhcủađiểmđang

xétvàmứcchuẩn,biểuthịcộtnướccaotrình(tứclàVAvàVB)

Hình2.5 Cộtnướccủađấtbãohòa vàkhôngbãohòaKhi áp lực nước lỗ rỗng tại một điểm là dương (điểm B trong hình 2.5), có thể đonóbằngnénkế,cònkhilàâm(điểmAtronghình2.5)đobằngcăngkế

Mực nước trong thiết bị đo sẽ dâng lên hay hạ xuống, tuỳ thuộc áp lực nước lỗ rỗngtạiđiểm xét Ví dụ, mực nước trong nén kế dâng trên cao trình của điểm B một khoảngcách bằng cột nước áp lực nước

lỗ rỗng dương tại điểm B Ngược lại, mực nước trongcăngkếhạxuốngdướicaotrìnhđiểmAmộtcáchkhoảngcáchbằngcộtnướcáplựclỗ rỗng âm tại điểm A Khoảng cách giữa mực nước trongthiết bị đo và mực chuẩn làtổngcủacáccộtnướctrọnglựcvàáplực(cộtnướcthuỷlực)

Trong hình 2.5, điểm A có cột nước tổng cao hơn ở điểm B [hw(A)>hw(B)] Thếtruyềnđộng gây dòng thấm trong pha nước có cùng dạng cho cả đất bão hoà (điểm B)vàkhông bão hoà (điểm A) Nước sẽ thấm từ điểm có cột nước tổng cao hơn đếnđiểmcócộtnướctổngthấp,bấtkểáplựcnước lỗrỗnglàâmhaydương

Đôi khi độ hút thấm thấu được xem như một thành phần trong phương trình cộtnướctổng của dòng thấm Tuy nhiên, gradient độ hút thẩm thấu được xem như thếtruyềnđộng của quá trình khuyếch tán thẩm thấu thì thích hợp Khuếch tán thẩm thấu

là quátrình chuyển động của các thành phần ion hay phân tử do hoạt tính động lực củachúnggây ra Ví dụ, một gradient thẩm thấu qua màn bán thấm làm cho nước chuyển độngqua màn bán thấm.Mặtkhác, khi không có màn bán thấm, thì dòng thấm thể tíchcủadungdịch(nướcsạchvàmuốihoàtan)bịchiphốibởigradientcộtnướcthuỷlực.Do

vậy, phân tích dòng thấm thể tích của nước tách khỏi quá trình khuếch tán thẩmthấuthìtốthơn,vìhaicơchếđộclậpcùngđượcxétđến.

2.2.1.5 Ảnhhưởngcủaphakhí [7]

Khi ở trạng thái không bão hòa, đất là một hệ 4 pha: hạt đất, nước, khí và mặtngoàicăng, đồng thời tồn tại trong lỗ rỗng của đất Sự tồn tại của bọt khí làm giảmtính thấmcủa đất, bọt khí càng nhiều, lượng chứa nước càng ít, thì tính thấm càng nhỏ và ngượclại

Mặt ngoài căng tại mặt phân cách khí-nước tạo nên lực hút giữa các hạt đất, gọi làlựchútdínhhayáplựclỗrỗngâm

Dòngt h ấ m b ã o h ò a : D ò n g c h ả y t r o n g m ô i t r ư ờ n g r ỗ n g t ạ i v ù n g c ó á p l ự c l ỗ r

ỗ n g dươngp h í a d ư ớ i đườngm ặ t t h o á n g

-d ọ c t h e o đó,á p l ự c l ỗ r ỗ n g b ằ n g á p s u ấ t k h í quyển.Dòngthấmbãohòachủyếugâyrabởigradientrọnglực;

Dòng thấm không bão hòa: Dòng chảy trong môi trường rỗng tại vùng có áp lựclỗrỗng âm phía trên đường mặt thoáng Dòng chảy chủ yếu gây ra bởi gradient thủylựcdođộchênhsứccăngbềmặt;

Áp lực lỗ rỗng: áp lực nước trong các lỗ rỗng liên thông thuộc vật liệu thân haynềncôngtrìnhvàbao gồm:áplực nướclỗrỗngdươngtạora dotrọnglựcvàáplựclỗrỗngâmtạorabởisứccăngbềmặt

Hình2.6Dòngthấmđitrongmộtphântốđấtbãohòavà khôngbãohòa

2.2.1.6 Đườngcongđặctrưng Nước-Đất [7]

Đườngcongbiểudiễn mốiquanhệgiữalượngchứanướcthểtíchtrongđấtvớilựchútdính(ua

-uw).Cácgiá trịđiểmđặc trưnggồm:

Giátrịkhívàotớihạn:độhútdínhứngvớilúckhícóthểthấmvàocáclỗrỗnglớnnhất.Độẩmd ư h a y độbãoh ò a d ư : l à độb ã o h ò a t h ấ p n h ấ t k h i n ư ớ c t r o n g c á c l ỗ r ỗ n g khôngliênthông

Hình2.7Đườngcongđặctrưngnước-đất

2.2.1.7 Địnhluật Darcychođấtkhôngbãohoà [7]

Dòng thấm của nước trong đất bão hoà thường được mô tả bằng định luậtDarcy.Darcy (1856) phát biểu là tốc độ dòng nước thấm qua khối đất tỷ lệ vớigradient cộtnướcthuỷlực:

trongphươngtrình (2- 9)biểuthịlàcácdòngnướcthấmchảytheohư ớn g giảmcộtnướcthuỷlực.

Định luật Darcy cũng áp dụng được cho các dòng nước thấm qua đất không bãohoà.Tuy nhiên, hệ số thấm trong đất không bão hoà không thể xem là hằng số, mà hệsốthấm là một biến, mà biến này chủ yếu là một hàm của độ ẩm hay độ hút dínhcủađấttrongbãohoà

Nước có thể được xem như chỉ thấm qua các khoảng rỗng chứa nước Các lỗ rỗng chứakhí là các kênh không dẫn nước thấm Do vậy, các lỗ rỗng đầy khí trong đất bão hoà

cóthểxemtươngtựnhưpharắnvàđấtcóthểxemnhưbãohoàcóđộẩmgiảm.Dođó,việckhẳngđịnhđịnhluậtDarcycóthểcóápdụngđượcchođấtkhôngbãohoàhaykhônghoàntoànđượctiếnhànhtươngtựvớiđốivớiđấtbãohoà.Tuynhiên,thểtíchnước(hayđộẩm)phảikhôngđổikhigradientcộtnướcthuỷlựcthayđổi

CácthựcnghiệmxácminhđịnhluậtDarcychođấtkhôngbãohoàđãđượcthựchiệnvàcáckếtquảđượcxácđịnh.Mộtcộtđấtkhôngbãohòacóđộẩmkhôngđổithìchịucác gradient cột nước trọng lực khác nhau Các kết quả cho thấy là tại một độ ẩm

riêngbiệt,h ệ s ố t h ấ m k l à h ằ n g s ố v ớ i c á c g r a d i e n t c ộ t n ư ớ c t h u ỷ l ự c k h á c n h a u (

t r o n g trườnghợpnày,chỉcócộtnướctrọnglựcthayđổi)tácdụnglênđấtkhôngbãohoà.Nóic á c h k h á c v ậ n t ố c t h ấ m c ủ a n ư ớ c q u a đấtk h ô n g b ã o h o à t ỷ l ệ t u y ế n t í n h v

ớ i gradientcộtnướcthuỷlực,vớihệsốthấmlàhằngsố,tươngtựnhưđốivớiđấtbãoho

à Điều này xác nhận là định luật Darcy cũng có thể áp dụng cho đất không bão

hoà.Độlớncủahệsốthấmsẽkhácnhauvớicácđộẩmthếtíchwkhônggiốngnhau,nhưmôtảtronghình2.8

Hình2.8 Quanhệ giữahệsốthấmvàđộhútdính

2.2.1.8 Phươngtrình viphân cơbảncủabài toánthấm [7]

Đến năm 1857, đối với dòng biến đổi chậm, có mặt thoáng trên tầng không thấmnằmngang,Duy-puyđãlậpđượccôngthứctínhlưulượng;

Hình2.9Sơđồtínhtoántheophươngphápthủylực

(2-12)

q k.1 2