Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở công trình ven sông hậu tỉnh an giang

Loại sạt lở này gây thiệt hại lớn nhất tại các khu vực có cao trình mặt đất thiên nhiên lớn hơn nhiều so với mực nước sông, bao gồm các nguyên nhân : tác động của sóng do gió, do các phư

-oOo -PHẠM HỒNG NHẬT

CÔNG TRÌNH VEN SÔNG HẬU TỈNH AN GIANG

CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ SỐ : 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 09 tháng 01 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 ………

2 ………

3 ………

4 ………

5 ………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CÔNG TRÌNH VEN SÔNG HẬU TỈNH AN GIANG

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :

Mở đầu

Chương 1 : Tổng quan về nguyên nhân – cơ chế gây sạt lở tại tỉnh An Giang Chương 2 : Nghiên c u gi i pháp chống sạt lở c ng tr nh ven s ng hậu

Chương 3 : Cơ sở l thuyết về t nh toán ổn định

Chương 4 : Ứng dụng t nh toán cho c ng tr nh cụ thể

Kết luận và kiến nghị

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong bộ môn địa cơ nền móng, quý Thầy Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong ba học kỳ qua Hôm nay, với những dòng chữ này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Em xin chân thành cám ơn Thầy PGS TS Võ Phán, người Thầy đã tận tình

hướng dẫn, giúp em đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu

Em xin chân thành cám ơn các Thầy PGS TS Châu Ngọc Ẩn, TS.Bùi

Trường Sơn, TS Nguyễn Minh Tâm, TS Trần Xuân Thọ, TS Trần Tuấn Anh

và các thầy cô trong bộ môn đầy nhiệt huyết và lòng yêu nghề, đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho em nhiều tư liệu cần thiết

Xin chân thành cám ơn các Ban chủ nhiệm khoa Kỹ Thuật Xây Dựng,

Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em

trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ để luận văn được hoàn thành

Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cô và Gia đình lòng biết ơn sâu sắc

TP Hồ Chí Minh, 30 tháng 11 năm 2012

Học viên

PHẠM HỒNG NHẬT

sẽ dẫn tới lòng sông biến đổi khó lường nếu không khảo sát một cách kỹ lưỡng các điều kiện ảnh hưởng

Quá trình nghiên cứu sẽ sử dụng phần mềm mô phỏng Plaxis và Geo-Slope

để tính toán cho công trình thực tế ở khu vực sạt lở bờ sông Hậu thuộc khóm Bình Đức 3, phường Bình Đức, TP Long Xuyên, tỉnh An Giang Kết quả cho thấy giải pháp có tính khả thi tại vị trí nghiên cứu và từ đó có thể nghiên cứu áp dụng rộng rãi cho những vị trí khác, mang lại hiệu quả chống sạt lở cao mà vẫn giữ nguyên trạng lòng sông

to adjust river will lead to unpredictable change river without a thorough survey the influential conditions

Research process will use simulation software Plaxis and Geo-Slope to calculate the actual work in the landslide area of Hậu River in Bình Đức 3, Bình Đức Ward, Long Xuyên Town, An Giang Province The results show that the solution is feasible in the studying location and this research can also widely applied for other positions, which brings high effects for preventing the banks of river from sliding but still maintains good state of river-bed

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1 

1.  Đặt vấn đề nghiên cứu 1 

2.  Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .1 

3.  Phương pháp nghiên cứu của đề tài .2 

4.  Ý nghĩa khoa học của đề tài .2 

5.  Giá trị thực tiễn của đề tài .2 

6.  Phạm vi nghiên cứu của đề tài 2 

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN NHÂN - CƠ CHẾ GÂY SẠT LỞ TẠI TỈNH AN GIANG 3 

1.1 Giới thiệu 3 

1.2 Tổng quan địa chất trầm tích chung của tỉnh An Giang .4 

1.3 Các dạng mặt trượt tự nhiên trong tính toán ổn định trượt sâu công trình 7  1.3.1.Mặt trượt cung tròn .7 

1.3.2.Mặt trượt gẫy khúc 8 

1.3.3.Mặt trượt khả thực 8 

1.4 Các dạng mặt trượt sau khi đã xử lý, gia cố trong tính toán ổn định trượt sâu công trình 8 

1.4.1.Mặt trượt sau khi xử lý bằng vải địa kỹ thuật 8 

1.4.2.Mặt trượt sau khi xử lý bằng cọc bêtông, cừ bản 9 

1.4.3.Mặt trượt sau khi xử lý bằng cọc xi măng đất 10 

1.5 Các quan điểm thiết kế ổn định mái dốc 10 

1.6 Cơ chế gây sạt lở và các yếu tố gây ảnh hưởng 11 

1.6.1.Cơ chế sạt lở 11 

1.6.2.Các yếu tố ảnh hưởng 11 

1.6.2.1.Ảnh hưởng của yếu tố dòng chảy 11 

1.6.2.2.Ảnh hưởng của vật liệu dòng chảy 11 

1.6.2.3.Tương tác giữa dòng chảy – lòng dẫn và quá trình xói lở 11 

1.6.2.4.Các điều kiện đặc trưng của từng công trình .12 

CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ CÔNG TRÌNH VEN SÔNG HẬU 14 

2.1 Hệ thống hóa các giải pháp ổn định trượt: 14 

2.1.1 Chỉnh trị sông 14 

2.1.2 Giải pháp giảm lực gây trượt 15 

2.1.2.1 Làm thoải mái dốc 15 

2.1.2.2 Bảo vệ bề mặt mái dốc 16 

2.1.3 Giải pháp tăng lực kháng trượt 16 

2.1.3.1 Thoát nước .16 

2.1.3.2 Tường chắn trọng lực 17 

2.1.3.3 Tường chắn bán trọng lực .18 

2.1.3.4 Tường cọc bản kết hợp neo 18 

2.1.3.5 Tường ổn định cơ học (MSE) .19 

2.1.3.6 Điện thẩm thấu 19 

2.1.3.7 Giải pháp nhiệt 20 

2.2 Gia cố đất bằng cọc đất – xi măng 22 

2.2.1 Tổng quan về công nghệ gia cố cọc đất - xi măng 22 

2.2.2 Lịch sử phát triển cọc xi măng – đất 22 

2.2.3 Tình hình ứng dụng công nghệ trộn sâu ở Việt Nam .25 

2.2.4 Ưu điểm của cọc xi măng đất 26 

2.2.5 Công nghệ thi công cọc xi măng đất 27 

2.2.5.1 Công nghệ trộn ướt Jet Grouting .28 

2.2.5.2 Công nghệ trộn khô Dry Jet Mixing (DJM) .31 

CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH 35 

3.1. Lý thuyết biến dạng trong phần mềm Plaxis 35 

3.1.1. Các phương trình biến dạng cơ bản của môi trường liên tục 35 

3.1.2. Rời rạc hóa theo lưới phần tử hữu hạn 36 

3.1.3. Vật liệu đàn hồi 37 

3.1.4. Phương pháp tính lặp .38 

3.2. Lý thuyết dòng chảy ngầm trong phần mềm Plaxis 40 

3.2.1. Phương trình cơ bản của dòng chảy ổn định 40 

3.2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn giải bài toán dòng chảy ngầm .41 

3.2.3. Dòng chảy trong bề mặt phần tử .43 

3.3. Mô hình nền Mohr – Coulomb trong Plaxis 44 

3.3.1. Công thức tính toán của mô hình Mohr – Coulomb .44 

3.3.2. Các thông số cơ bản của mô hình Mohr .46 

3.4. Hệ số giảm ứng suất phần tử tiếp xúc (Rinter) trong Plaxis 47 

3.5. Xác định hệ số ổn định bằng phương pháp phần tử hữu hạn 48 

3.6. Phương pháp tính toán ổn định mái dốc căn cứ trên cơ sở trạng thái cân bằng giới hạn 48 

3.7. Tính toán cọc đất trộn xi măng .51 

3.7.1. Cọc đất trộn xi măng trong việc ổn định mái dốc 51 

3.7.2. Các kiểu bố trí cọc đất trộn xi măng .51 

3.7.3. Quan điểm thiết kế và tính toán 52 

3.7.3.1. Cường độ kháng cắt của nền gia cố .53 

3.7.3.2. Ảnh hưởng của vị trí cọc dọc theo mặt trượt khả dĩ .53 

3.7.3.3. Hiện tượng gối lên nhau 54 

3.7.3.4. Phân cách các cọc 54 

3.7.3.5. Các dạng phá hoại cọc xi măng – đất 54 

3.7.3.6. Tính toán theo quan điểm nền tương đương .55 

3.7.3.7. Ổn định tổng thể của cọc xi măng đất .55 

3.7.3.8. Mất ổn định do các cọc không đủ cường độ 57 

CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH CỤ THỂ 59 

4.1. Giới thiệu chung 59 

4.1.1. Đặc điểm địa chất trầm tích khu vực sạt lở 59 

4.1.2. Tình hình địa chất thủy văn 61 

4.1.3. Mặt bằng công trình .61 

4.2 Thông số tính toán trong mô hình 62 

4.2.1. Thông số đất 62 

4.2.2. Thông số cọc xi măng đất 63 

4.3. Mô hình mô phỏng .64 

4.3.1. Mô hình tính toán mô phỏng bằng Plaxis .64 

4.3.2. Mô hình tính toán mô phỏng bằng Geo Slope .66 

4.4. Kết quả mô phỏng .68 

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 80 

I.  Kết luận 80 

II.  Kiến nghị 80 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 : Mặt trượt công trình theo giả thiết mặt trượt trụ tròn 7

Hình 1.2 : Mặt trượt công trình theo mặt trượt giả định gãy khúc 8

Hình 1.3 : Mặt trượt công trình theo mặt trượt khả thực .8

Hình 1.4 : Mặt trượt công trình khi xử lý bằng vải địa kỹ thuật 9

Hình 1.5 : Mặt trượt công trình khi xử lý bằng cọc 9

Hình 1.6 : Mặt trượt trước và sau khi xử lý bằng cọc xi măng - đất 10

Hình 1.7 : Lực tác dụng lên mái dốc 10

Hình 1.8 : Sơ đồ lực tác động lên mái dốc khi có áp lực thủy động 12

Hình 2.1 : Tác dụng hướng dòng của hệ thống mỏ hàn 14

Hình 2.2 : Nguyên lý làm việc của kết cấu đảo chiều hoàn lưu 14

Hình 2.3 : Phương pháp giảm tải trọng tác dụng 15

Hình 2.4 : Bảo vệ bề mặt bờ sông bằng tấm BTCT 16

Hình 2.5 : Bảo vệ bề mặt mái dốc bằng thảm cát .16

Hình 2.6 : Hệ thống thoát nước ngang kết hợp với giếng để ổn định mái dốc 17

Hình 2.7 : Tường chắn trọng lực 17

Hình 2.8 : Tường chắn bán trọng lực .18

Hình 2.9 : Hệ thống cọc bản 18

Hình 2.10 : Tường cọc bản và hệ thống neo 19

Hình 2.11 : Vật liệu địa kỹ thuật gia cố mái dốc 19

Hình 2.12 : Giải pháp nhiệt luyện cho ổn định 1 mái dốc 21

Hình 2.13 : Hệ thống thảm nhiệt và giếng nhiệt 21

Hình 2.14 : Biểu đồ nguyên lý gia cố đất nền bằng CDM 22

Hình 2.15 : Các ứng dụng của cọc xi măng – đất 26

Hình 2.16 : Phân loại chung các thiết bị trộn sâu 27

Hình 2.17 : Sơ đồ thi công trộn ướt 29

Hình 2.18: Quá trình thi công cọc xi măng đất theo Jet Grouting 29

Hình 2.19 : Các loại máy trộn đất xi măng sử dụng phương pháp ướt ở Nhật Bản 30 Hình 2.20 : Sơ đồ thi công trộn khô 31

Hình 2.21 : Mặt cắt ngang của mái dốc bờ đường sắt được gia cố ở Bungari 33

Hình 2.22 : Ổn định mái bờ sông ở Nhật 33

Hình 2.23 : Hệ thống các giải pháp chống sạt lở phù hợp với điều kiện ở An Giang .34

Hình 3.1 : Minh họa điều kiện liên tục 41

Hình 3.2 : Điều chỉnh hệ số thấm giữa vùng bão hòa (a) và không bão hòa (b) 42

Hình 3.3 : Mặt dẻo trong mô hình Mohr – Coulomb 44

Hình 3.4 : Mô hình mặt dẻo Mohr – Coulomb với ứng suất chính .45

Hình 3.5 : Xác định Eo hoặc E50 qua thí nghiệm nén 3 trục thoát nước .46

Hình 3.6 : Xác định Eoed qua thí nghiệm nén cố kết .47

Hình 3.7 : Mặt trượt thử tính toán trong phương pháp Bishop 50

Hình 3.8 : Phương pháp phân mảnh đơn giản hóa của Bishop 50

Hình 3.9 : Bố trí cọc trộn khô 51

Hình 3.10 : Bố trí cọc trùng nhau theo khối 51

Hình 3.11 : Các dạng bố trí cọc xi măng đất 52

Hình 3.12 : Ảnh hưởng của vị trí cọc dọc theo mặt trượt 53

Hình 3.13 : Các dạng phá hoại cọc xi măng – đất .54

Hình 4.1 : Mặt cắt địa chất HK1 – HK2 – HK3 59

Hình 4.2 : Mặt bằng công trình 61

Hình 4.3 : Cọc xi măng đất chưa quy đổi 63

Hình 4.4 : Tường xi măng đất quy đổi 63

Hình 4.5 : Hiện trạng công trình với mực nước tự nhiên 64

Hình 4.6 : Hiện trạng công trình với mực nước min 65

Hình 4.7 : Sự phát triển hố xói công trình 65

Hình 4.8 : Mô hình tính toán theo vị trí cọc (chiều dài cọc L =25m) 65

Hình 4.9 : Mô hình tính toán theo vị trí cọc (chiều dài cọc L =28m) 66

Hình 4.10 : Hiện trạng công trình với mực nước tự nhiên 66

Hình 4.11 : Hiện trạng công trình với mực nước min 66

Hình 4.12 : Sự phát triển hố xói công trình 67

Hình 4.13 : Mô hình tính toán theo vị trí cọc (chiều dài cọc L=25m) 67

Hình 4.14 : Mô hình tính toán theo vị trí cọc (chiều dài cọc L =28m) 67

Hình 4.15 : Kết quả tính toán theo Plaixs 68

Hình 4.16 : Kết quả tính toán theo Geo-Slope 69

Hình 4.17 : Đồ thị quan hệ giữa Msf với khoảng cách cọc (L =25m) 72

Hình 4.18 : Quá trình phát triển cung trượt sâu với khoảng cách cọc (L =25m) 72

Hình 4.19 : Đồ thị quan hệ giữa Msf với khoảng cách cọc (L =28m) 74

Hình 4.20 : Đồ thị quan hệ giữa Ux với khoảng cách cọc 74

Hình 4.21 : Đồ thị quan hệ giữa Uy với khoảng cách cọc 75

Hình 4.22 : Quá trình phát triển cung trượt sâu với khoảng cách cọc (L =28m) 75

Hình 4.23 : Kết quả tính toán với 4 cọc trên mặt đất và 2 cọc ở mái dốc 76

Hình 4.24 : Kết quả tính toán với 4 cọc trên mặt đất và 3 cọc ở mái dốc 77

Hình 4.25 : Kết quả tính toán với 5 cọc trên mặt đất và 2 cọc ở mái dốc 78

Hình 4.26 : Kết quả tính toán với 5 cọc trên mặt đất và 3 cọc ở mái dốc 79

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1 So sánh công nghệ trộn ướt Châu Âu và Nhật Bản 28 

Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt Châu Âu và Nhật Bản 28 

Bảng 2.3 So sánh công nghệ trộn khô Châu Âu và Nhật Bản 31 

Bảng 2.4 Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt Châu Âu và Nhật Bản 31 

Bảng 4.1 Tổng hợp số liệu các lớp đất 60 

Bảng 4.2 Cao trình mực nước trong hố khoan 61 

Bảng 4.3 Tổng hợp các thông số đất phục vụ quá trình mô phỏng 62 

Bảng 4.4 Thông số các vật liệu gia cường, tăng khả năng chống trượt 63 

Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả phân tích hệ số ổn định tại vị trí sạt lở 70 

Bảng 4.6 Tổng hợp kết quả phân tích hệ số ổn định ứng với chiều dài 25m 70 

Bảng 4.7 Tổng hợp kết quả phân tích hệ số ổn định ứng với chiều dài 28m 73   

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề nghiên cứu

“Dòng sông bên lở bên bồi” là quy luật tự nhiên của một dòng chảy Đồng bằng Sông Cửu Long là vùng châu thổ có hệ thống kênh rạch chằng chịt, vùng đồng bằng phù sa màu mỡ, trù phú và là một trong những vùng kinh tế trọng điểm của nước ta Với tập quán sinh sống của nhân dân nơi đây là cư trú dọc theo hai bên bờ sông theo kiểu “trên bến dưới thuyền” giao thông chủ yếu bằng đường thủy Tuy nhiên hệ thống sông ngòi vùng đồng bằng sông Cửu Long rất phức tạp, và thời gian gần đây hiện tượng sạt lở bờ sông đã trở nên trầm trọng

Hiện tượng sạt lở bờ sông có nhiều nguyên nhân riêng lẻ hay kết hợp với nhau gây ra Tuy nhiên về cơ bản có thể phân chia làm 2 hình thức sạt lở sau :

Sạt lở nông : gây sạt lở bờ trong phạm vi từ khoảng cách vài mét dưới mặt nước trở lên Loại sạt lở này gây thiệt hại lớn nhất tại các khu vực có cao trình mặt đất thiên nhiên lớn hơn nhiều so với mực nước sông, bao gồm các nguyên nhân : tác động của sóng do gió, do các phương tiện giao thông thủy gây nên sạt lở mái bờ sông; mực nước sông thay đổi theo chế độ thủy triều làm thay đổi đường bảo hòa thấm, áp lực thấm, trọng lượng khối đất mép bờ sông, điều này có tác dụng bất lợi cho ổn định mái bờ

Sạt lở sâu : gây trượt sâu dưới chân mái dốc, mặt trượt cách mặt nước có khi đến hàng chục mét Loại phá hoại này gây thiệt hại trên phạm vi lớn hơn, mức độ nghiêm trọng hơn hẳn so với sạt lở nông, biện pháp khắc phục cũng phức tạp, tốn kém hơn Các nguyên nhân chủ yếu là : do dòng chảy có lưu tốc cao, hình thái lòng sông khúc khuỷa hình thành những hố xói làm sạt lở mái bờ, do các công trình thủy lợi làm thay đổi dòng chảy, tải trọng các công trình đặt trên bờ sông cũng là một trong những nguyên nhân quan trọng gây sạt lở sâu

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu sự ổn định của công trình ở trạng thái tự nhiên và trong điều kiện bất lợi dưới sự ảnh hưởng của dao động mực nước

Nghiên cứu giải pháp dùng cọc đất xi măng để gia cố công trình trên đất yếu ven sông

Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài, vị trí cọc dọc theo mặt trượt khả dĩ

3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Tổng hợp, phân tích cơ sở lý thuyết về kiểm tra ổn định mái dốc trước đây

Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis và GeoStudio nhằm kiểm tra ổn định công trình trong điều kiện tự nhiên và sau khi xử lý bằng cọc đất trộn xi măng

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Xác định vị trí và khoảng cách hợp lý của cọc xi măng đất trong ổn định công trình ven sông nhằm giải quyết những vấn đề mất ổn định của bờ sông bằng giải pháp hợp lý mang lại lợi ích về kinh tế, đảm bảo an toàn cho dân sinh

5 Giá trị thực tiễn của đề tài

Giải quyết vấn đề mất ổn định tại vị tr công trình và vùng lân cận đang diễn

ra ngày càng nhiều và phức tạp trong những năm gần đây bằng giải pháp hợp lý mang lại hiệu quả kinh tế cao và thân thiện môi trường

6 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên đề tài có một số hạn chế sau :

+ Chỉ mới tính toán và mô phỏng vị trí sạt lở tại phường Bình Đức – TP Long Xuyên – tỉnh An Giang

+ Chưa xét ảnh hưởng của tải trọng động của dòng chảy lên công trình + Chưa xét bài toán thủy lực của dòng chảy tại khu vực bị sạt lở

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN V NGUY N NH N - CƠ CH G Y SẠT

LỞ TẠI TỈNH AN GIANG

1.1 Giới thiệu

Trong những năm gần đây, dưới tác động của việc biến đổi kh hậu, tình hình sạt lở diễn ra với tần suất nhiều hơn và kéo dài trên diện rộng không chỉ nước ta mà trên toàn thế giới Vấn đề sạt lở và mất ổn định mái dốc đã được nhiều tác giả nghiên cứu từ rất lâu bởi t nh chất quan trọng của nó Sạt lở có thể cướp đi sinh mạng của nhiều người, đất đai, nhà cửa Nguyên nhân dẫn đến sạt lở có thể là do mái dốc quá dốc, do sự tăng mực nước ngầm, đường thấm trong đất hay do xói ở chân taluy, giảm cường độ của đất quá lâu do sạt lở hay bị phong hóa Đối với những nền đất ở ven sông chủ yếu là đất yếu có chiều dày lớn, là nơi bồi lắng phù

sa, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều tạo ra dòng thấm của nước triều bên trong nền đất làm thay đổi các đặc trưng cơ lý và khả năng chịu lực của đất nền dưới đường, làm giảm độ ổn định của nền đắp, nguy cơ xảy ra sạt lở là rất lớn Khi sạt lở xảy ra thường có nhiều hơn một nguyên nhân, trong nhiều trường hợp, một vài nguyên nhân tồn tại cùng một lúc

Theo V.Đ.Lomtađze [5], có năm nguyên nhân gây trượt lở :

- Tăng cao độ dốc của sườn, của mái dốc khi cắt xén, khai đào hoặc xói

lở khi thi công mái quá dốc

- Làm giảm độ bền của đất đá do biến đổi trạng thái vật lý khi tẩm ướt, trương nở, giảm độ chặt, phong hóa, phá hủy kết cấu tự nhiên …hoặc do phát triển các hiện tượng từ biến trong đất đá

- Tác động của áp lực thủy tĩnh và thủy động lên đất đá, gây nên biến dạng thấm ( xói ngầm, chảy trôi, biến thành trạng thái cát chảy…

- Biến đổi trạng tháo ứng suất của đất đá ở trong đới hình thành sườn dốc

và thi công mái dốc

- Tác động bên ngoài : chất tải trên sườn dốc, mái dốc, kể cả những khu

kế cận của đỉnh dốc, dao động địa chấn và vi địa chấn…

1.2 Tổng quan địa chất trầm t ch chung của tỉnh An Giang

Ở tỉnh n Giang được phân chia thành các phân vị địa tầng sau:

- Loại trầm tích có tuổi Trias-hệ tầng DầuTiếng :

Lộ ra ở địa hình đồi núi thấp như các núi Nam Qui, Tà Pạ, Phú Cường với thành phần từ dưới lên trên gồm :

Phần dưới chủ yếu là cát kết thạch anh, màu xám hoặc đỏ, phân lớp dày Phần trên cát kết hạt vừa và hạt thô, thành phần đa khoáng, đôi khi chứa

cuội với các thấu k nh cuội kết

- Loại trầm tích có tuổi Créta-hệ tầng Phú Quốc :

Các loại này xuất hiện ở Tri Tôn, phần cao của núi Nam Qui Thành phần chủ yếu của hệ tầng là cát kết thạch anh –fenspath màu trắng, đôi khi phớt hồng, phân lớp trung bình đến dày, xen kẽ với những cuội kết

- Loại trầm tích có tuổi Pleistocene :

Trên diện t ch tỉnh n Giang được chia thành các phân vị địa tầng:

+ Pleistocene thượng có nguồn gốc trầm tích biển, tồn tại 2 kiểu mặt cắt

như sau :

Kiểu mặt cắt thềm biển cổ: tồn tại dưới dạng dải hẹp chiều ngang từ 1m-2m)

viền quanh các khối núi thuộc các xã n Cư, Thới Sơn huyện Tịnh Biên Thành phần trầm t ch chủ yếu là cát hạt thô có độ lựa chọn kém lẫn t bột và tảng lăn đá gốc

Kiểu mặt cắt trầm tích biển nông ven bờ : lộ trên mặt dọc kênh Vĩnh Tế, từ

n Phú đến Lạc Quới Thành phần trầm t ch chủ yếu là bột, sét và 1 t sạn sỏi ở phần giáp đáy

- Loại trầm tích có tuổi Holocene:

+ Holocene trung có nguồn gốc trầm tích biển:

Địa bàn n Giang, các trầm t ch xếp vào phân vị này lộ trên mặt dưới dạng các dải thềm hẹp với bề ngang thay đổi từ 1-2km đến 4-5km viền quanh các khối núi ở khu vực Tri Tôn, Ba Thê, núi Sập Chúng được chia thành 2 kiểu mặt cắt như sau:

Mặt cắt kiểu thềm biển có thành phần chủ yếu là cát hạt trung-mịn lẫn bột sét

và chứa t sỏi sạn

Mặt cắt kiểu trầm tích biển nông, cửa sông, vũng vịnh chỉ gặp trong các lỗ

khoan độ sâu từ 2-3m và thay đổi từ 2-3m đến hơn 10m Trầm t ch chủ yếu là bột, cát, sét, mịn, không nhiều sỏi, sạn ở đáy, có nơi vỏ sò tập trung dạng dải như ở khu vực Vọng Thê huyện Thoại Sơn

+ Holocene trung có nguồn gốc trầm tích sông - biển:

Nhóm trầm t ch này thường lộ ra rộng rãi trên mặt, chiếm phần lớn diện t ch tỉnh n Giang dưới dạng đồng bằng Trầm t ch này có quan hệ chuyển tiếp với các trầm t ch biển tuổi Holocene giữa, thành phần chủ yếu là sét, sét bột, bột có màu xám xanh đến nâu, vàng…

+ Holocene trung-thượng phần dưới có nguồn gốc trầm tích biển:

Lộ ra ở khu vực Ba Chúc, Vĩnh Gia ở dạng đồng bằng thấp có độ cao 2m tạo thành dãy uốn lượn kéo dài theo hướng Tây Bắc-Tây Nam Thành phần trầm t ch gồm sét, cát mịn và không nhiều sạn, sỏi ở đáy

1,5-+ Holocene trung-thượng phần trên có nguồn gốc trầm tích sông-đầm lầy:

Nhóm này phân bố dạng dải trũng thấp, kéo dài theo hướng gần Bắc-Nam từ núi Sam tới Cô Tô, với bề ngang thay đổi từ 4-5km đến cả chục km Ngoài ra, chúng còn có mặt không nhiều ở Ba Chúc và Lương Phi Thành phần trầm t ch gồm sét, bột, mùn thực vật phân hủy kém, than bùn

+ Holocene thượng được phân thành 2 dạng trầm t ch khác nhau:

Trầm tích sông-đầm lầy: Chủ yếu phân bổ ở Vĩnh Gia, Ba Chúc, n Tức, Tà

Đảnh, trên độ cao địa hình 1-2m tạo thành các dải kéo dài theo hướng Tây Đông Nam hoặc hướng kênh tuyến.Thành phần chủ yếu của tầng này là than bùn, xác thực vật, rất t sét … lấp đầy lòng sông cổ

Bắc-+ Trầm tích sông:

Trầm t ch sông còn gọi là trầm t ch phù sa mới Chúng phân bố phổ biến dọc theo 2 bên bờ sông Tiền, sông Hậu và một số sông rạch khác Dải bồi t ch có bề rộng không đồng nhất mà thay đổi phụ thuộc vào sự uốn khúc của sông Đặc biệt là những nơi dòng sông đang có sự dời lòng như ở các xã Phú Hữu, Vĩnh Trường,

Vĩnh Hòa Tân Châu , xã Đa Phước n Phú , xã Khánh Hòa Châu Phú … Chúng tạo nên những bãi bồi được ngăn cách bằng những trũng nhỏ dưới dạng những con rạch xép Thành phần trầm t ch chủ yếu là bột sét và cát mịn Tùy thuộc vào điều kiện và môi trường thành lập mà chúng được chia thành các kiểu trầm t ch :

Trầm tích đê tự nhiên: Là dải đất khá cao, phát triển dọc 2 bên bờ sông, rạch

lớn do vật liệu các trận lũ bồi đắp nên Bề ngang các dải đê tự nhiên từ vài chục mét, có nơi đến vài km, do sự chuyển dịch liên tục của dòng sông như ở Thạnh Mỹ Tây Châu Phú , rạch Cỏ Lau ở Vĩnh Hòa Tân Châu Đê tự nhiên trở thành đất thổ

cư, khu đô thị, đường giao thông

Trầm tích bưng sau đê: Thường xuất hiện ngay sau đê hoặc giữa các đê tự

nhiên, là nơi có địa hình hơi trũng, vật liệu trầm t ch chủ yếu là sét, bột Bưng sau

đê thường được dùng cho trồng lúa, dễ bị lầy hóa, ngập úng

Trầm tích đồng lụt (hay là đồng phù sa): Đây là diện t ch bị ngập lũ hàng

năm Do mặt đất trải rộng, thời gian ngập lũ lâu nên đồng lụt là một bồn khổng lồ

để phù sa mịn hạt của sông trầm lắng Càng xa sông, lớp phù sa trầm lắng càng mịn hạt và t dần

Trầm tích bưng lầy và trấp: Là các trũng nhỏ, dạng nằm cách xa sông, đất

không có điều kiện thấm nước và thoát nước, nên độ ẩm duy trì suốt năm Đây là nơi tiếp giáp giữa đồng lụt thấp và thềm bồi t ch chân núi Trầm t ch chủ yếu là xác

bã thực vật sinh sống trong môi trường đầm lầy, khi chết tạo thành lớp hữu cơ dày 1-2m, vượt quá 20% trong đất Bưng lầy lúc đó gọi là đất trấp Ở n Giang, bưng lầy và trấp phân bố thành đai kéo dài ở ph a Đông của vùng Bảy Núi…

Cồn sông (hay là cù lao sông), doi sông mới là phần đất phát triển ngang

được nhô ra do dòng sông dịch chuyển hướng dòng chảy đi nơi khác, vật liệu thô thường được bẫy lại Thành phần chủ yếu là cát thô và bột Đây là phần trầm t ch đáy của lòng sông Hậu và sông Tiền Cồn sông có địa hình không bằng phẳng, nó được bao bọc bởi gờ cao chung quanh, ở giữa cồn thường có địa hình lồi lõm, dấu vết của quá trình gắn liền những cồn sông cổ lại với nhau Nơi có cơ cấu cây trồng rất đặc biệt, gồm các loại cây ăn trái và màu

1.3 Các dạng mặt trượt tự nhiên trong tính toán ổn định trượt sâu công trình [8]

Trên cơ sở phân tích ổn định mái dốc và nghiên cứu các dạng mặt trượt từ đó

có thể đề ra những giải pháp phòng ngừa an toàn và kinh tế trong công tác xử lý và phòng chống sạt lở Những phương pháp làm ổn định mái dốc bao gồm phương pháp về cấu trúc để gia tăng mức độ ổn định và cả phương pháp quản lý nhằm phục hồi và tăng cường sự ổn định của mái dốc Phương pháp kết cấu được thực hiện trên một vị trí cụ thể và phương pháp không dùng kết cấu cho những quy hoạch tổng quát trên diện rộng Hiện nay có rất nhiều phương pháp chống sạt lở, tuy nhiên không phải tất cả những phương pháp đều th ch hợp với mỗi dạng phá hoại trong tự nhiên, việc lựa chọn giải pháp thích hợp nó còn phụ thuộc vào các yêu cầu về kỹ thuật như khả năng chịu lực của kết cấu, độ bền của đất, điều kiện thi công tại công trường, mỹ quan, mục tiêu và giá thành xây dựng

1.3.2 Mặt trượt gẫy khúc

Việc xác định mặt trượt được dựa trên cấu trúc địa tầng của nền đất Mặt trượt khả dĩ có thể xảy ra là mặt trượt gãy khúc theo bề mặt lớp đất yếu khi nền có nhiều lớp

Hình 1.2 : Mặt trượt công trình theo mặt trượt giả định gãy khúc

1.3.3 Mặt trượt khả thực

Phương pháp này được áp dụng tính toán trong trường hợp nền đất có kẹp lớp đất yếu nằm gần đáy công trình, ph a dưới là lớp đất tốt Mặt trượt lúc này có dạng là một đường liên tục và nằm gọn trong lớp đất yếu

Hình 1.3 : Mặt trượt công trình theo mặt trượt khả thực

1.4 Các dạng mặt trượt sau khi đã xử lý, gia cố trong tính toán ổn định trượt

1.4.1 Mặt trượt sau khi xử lý bằng vải địa kỹ thuật :

Khi có gia cường các lớp vải địa kỹ thuật, các lớp vải địa kỹ thuật được gia cường theo phương nằm ngang vì trong trường hợp mái dốc khối đất có phương dãn

nở theo phương ngang như hình 1.4, mặt trượt chỉ có thể xảy ra khi phải cắt đứt

hoặc kéo tuột (ra khỏi khối đất trượt hoặc khối đất ổn định) các lớp vải chắn ngang

nó

Hình 1.4 : Mặt trượt công trình khi xử lý bằng vải địa kỹ thuật

1.4.2 Mặt trượt sau khi xử lý bằng cọc bêtông, cừ bản

Mặt trượt khi xử lý bằng cọc, cừ cắm vào nền đất cắt ngang cung trượt sẽ có khuynh hướng làm cung trượt phát triển lớn hơn hoặc hướng mất ổn định giữa hai hàng cọc đối với cọc bêtông(hình 1.5a,b) hoặc có thể cắt ngang cừ bản làm biến dạng (hình 1.5c)

Hình 1.5 : Mặt trượt công trình khi xử lý bằng cọc

1.4.3 Mặt trượt sau khi xử lý bằng cọc xi măng đất

Mặt trượt sau khi xử lý bằng cọc xi măng đất cũng cĩ khuynh hướng làm cung trượt phát triển sâu hơn để vượt qua chân cọc hoặc cĩ thể cắt ngang qua cọc

Hình 1.6 : Mặt trượt trước và sau khi xử lý bằng cọc xi m ng - đ t

1.5 Các quan điểm thiết kế ổn định mái dốc

Nhìn chung những giải pháp làm ổn định mái dốc thường là giảm lực gây trượt, tăng lực chống trượt hay đạt cả hai trong cùng một phương pháp (Hình 1.7) Theo [17] lực gây trượt cĩ thể được giảm bớt bằng cách đào bỏ một phần vật liệu thích hợp từ vùng đất khơng ổn định và tạo sự thốt nước để làm giảm áp lực thủy tĩnh tác động lên vùng mất ổn định, lực chống trượt cĩ thể được tăng lên chẳng hạn như thốt nước để làm tăng cường độ kháng cắt của đất, loại bỏ địa chất yếu hoặc ở những vùng cĩ nguy cơ trượt, xây dựng những kết cấu chống đỡ, gia cố đất tại chỗ hay xử lý hĩa chất (làm cứng đất để tăng cường độ kháng cắt của đất

Bề mặt đ

ất Lực gây trươït

1.6 Cơ chế gây sạt lở và các yếu tố gây ảnh hưởng

Hiện tượng sạt lở xảy ra ở rất nhiều nơi trên thế giới và Việt Nam Đặc biệt ở những công trình nằm trên mái dốc, công trình chạy dọc theo các hệ sống sông rạch Những mái dốc tự nhiên đã ổn định trong nhiều năm có thể bất ngờ bị phá hoại hay sạt lở bởi những thay đổi của địa hình, địa chấn, sự suy giảm cường độ, thay đổi ứng suất, sự dao động của mực nước sông có chu kỳ [11], địa chất yếu cũng được xem là nhân tố quan trọng góp phần gây sạt lở những tuyến dường ven sông ở đồng bằng sông Cửu Long nói chung và ở tỉnh An Giang nói riêng, chiều dày tầng đất yếu nơi đây tương đối lớn, thường trên 20 m, hệ số thấm nhỏ và thường xuyên ngập chìm trong nước

1.6.1 Cơ chế sạt lở

Cơ chế sạt lở đất rất phức tạp Sạt lở đất được giải thích là sự mất cân bằng giữa thành phần kháng trượt và thành phần gây trượt Khi mái dốc ổn định sự cân bằng này được duy trì Tuy nhiên, trong một trường hợp nào đó, điều kiện cân bằng này không còn tồn tại Sự phá vỡ cân bằng có thể do giảm thành phần kháng trượt hoặc tăng thành phần gây trượt hoặc cả hai

Cơ chế mất ổn định tổng thể của công trình trên đất yếu và đất sét thường xuất hiện dưới dạng khối trượt cung tròn [17]

1.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng

1.6.2.1 Ảnh hưởng của yếu tố dòng chảy

Vào mùa lũ lưu lượng, lưu tốc dòng chảy lớn lại trùng vào mùa gió có triều cường gây ra sóng lớn tác động vào bờ Dòng chảy chịu ảnh hưởng của thủy triều, nhất là khi triều rút, sự thoát nước nhanh tạo ra lưu tốc lớn

1.6.2.2 Ảnh hưởng của vật liệu dòng chảy

Kết cấu trầm tích ven bờ yếu, kém chặt s t do chưa qua quá trình nén chặt tự nhiên, đất luôn bị bão hòa nước, độ gắn kết thấp dễ bị dòng chảy làm xói mòn gây sạt lở

1.6.2.3 Tương tác giữa dòng chảy – lòng dẫn và quá trình xói lở

Quá trình phát triển của xói lở hoặc bồi là sự tương tác liên tục của dòng chảy đối với lòng dẫn Dòng chảy có lưu tốc (cục bộ) cao hơn khả năng kháng xói

của lòng dẫn tất yếu gây xói lòng dẫn Biến đổi của lòng dẫn lại tạo nên những thay đổi về cấu trúc của dòng chảy

Tác động của áp lực thủy tĩnh: Vào các thời kỳ mùa lũ hoặc khi triều dâng, phần đất đá ngập nước nằm trong trạng thái bị đẩy nổi và trọng lượng của nó không

đủ để giữ yên các khối đất đá nằm ở ph a trên Đất đá ở phía trên gần như mất điểm tựa bắt đầu dịch chuyển và làm cho phần đất đá trong trạng thái bị đẩy nổi bên dưới

bị trượt Ngoài ra, đất đá ở trạng thái đẩy nổi cũng làm giảm ứng suất pháp có hiệu

ở tại mặt trượt đã xác định hoặc đang dự đoán, do đó sức chống cắt của đất đá giảm xuống và có thể phát sinh trượt

Tác động của áp lực nước thủy động: Nước mưa, nước mặt ngấm xuống đất theo các lỗ hổng, khoảng trống có trong đất đá và tạo ra dòng thấm lưu thông trong đất đá Sự vận động thấm của nước dưới đất gây ra áp lực thủy động có ảnh hưởng đến sự biến đổi trạng thái ứng suất của đất đá cấu tạo bờ và gây ra biến dạng thấm

Hình 1.8 : Sơ đồ lực tác động lên mái dốc khi có áp lực thủy động

Từ sơ đồ trên cho thấy áp lực thủy động hướng theo phương dòng thấm và

có giá trị càng lớn khi độ thấm nước của đất đá càng bé Trong những thời gian biến đổi đột ngột gradien áp lực, áp lực thủy động sẽ tác động vào đất đá ở bờ và gây trượt lở bờ

1.6.2.4 Các điều kiện đặc trưng của từng công trình

Bên cạnh nhưng ảnh hưởng của yếu tố chung, mỗi công trình đều có đặc trưng khác biệt như : tải trọng công trình trên bề mặt, (công trình giao thông, nhà ở), giao thông thủy, khai thác cát trái phép, xây nhà lấn chiếm bờ sông, hoạt động lấn

bờ đào ao nuôi cá, neo đậu bè cá…

Những hoạt động kinh tế xây dựng ảnh hưởng rất lớn đến hiện tượng trượt lở

bờ sông Hậu, có thể kể như sau:

- Phá hủy lớp phủ thực vật tạo mặt bằng xây dựng, làm mất ổn định bờ

- Xây dựng công trình nằm sát mé bờ sông thậm chí lấn chiếm ra phía sông làm thay đổi chế độ dòng chảy, cấu tạo địa chất không thuận lợi đất yếu … gây bất lợi cho sự ổn định bờ

- Tàu thuyền có tải trọng lớn đi lại gây nên sóng lớn tác dụng trực tiếp vào

bờ, gây xói lở bờ

- Các bãi, bến ghe, thuyền neo đậu không hợp lý tạo ra mặt cắt ướt lòng sông

co hẹp dẫn đến dòng chảy thay đổi, gây xói lở bờ

- Quá trình khai thác cát bừa bãi với qui mô lớn ở vùng và phụ cận làm thay đổi chế độ dòng chảy của sông dẫn đến quá trình lở bờ xảy ra

- Sử dụng không đúng, không hợp lý về các giải pháp và kết cấu của các công trình bảo vệ bờ do không nắm chắc số liệu về dòng chảy và sự biến đổi của dòng chảy, cũng như các số liệu về địa chất, về cấu tạo vùng bờ

CHƯƠNG 2 : NGHI N C U GIẢI PH P CH NG SẠT LỞ C NG

Hình 2.2 : Nguyên lý làm việc của kết c u đảo chiều hoàn lưu

2.1.2 Giải pháp giảm lực gây trượt [17]

2.1.2.1 Làm thoải mái dốc :

Giải pháp làm thoải mái dốc thường được sử dụng để tăng cường sự ổn định cho mái dốc Tuy nhiên giải pháp này chỉ gia cố tạm thời, lấp hố xói và đẩy dòng chảy ra xa bờ hạn chế xói lở mái dốc, nhưng về lâu dài sẽ làm thu hẹp, thay đổi dòng chảy ảnh hưởng đến giao thông đường thủy cũng như dẫn đến xói lở khu vực lân cận

(a)

(b)

Hình 2.3 : Phương pháp giảm tải trọng tác dụng

(a) Làm thoải mái dốc, b Đánh cấp mái dốc

2.1.2.2 Bảo vệ bề mặt mái dốc:

Mục đ ch của sự bảo vệ bề mặt mái dốc là để ngăn chặn thấm do mưa lớn

để cho mái dốc có thể được khô ráo, chống xói do tác động của sóng, dòng chảy Những phương pháp bảo vệ bề mặt mái dốc chẳng hạn như trồng cỏ, đá hộc đổ rối, đá hộc lát khan, đá hộc xây, thảm rọ đá và các tấm bê tông đúc sẵn …

Hình 2.4 : Bảo vệ bề mặt bờ sông bằng t m BTCT

Hình 2.5 : Bảo vệ bề mặt mái dốc bằng thảm cát

2.1.3 Giải pháp tăng lực kháng trượt

2.1.3.1 Thoát nước

Theo [17] giải pháp thoát nước là quan trọng nhất trong tất cả các kỹ thuật

ổn định mái dốc được xem xét để xử lý và ngăn chặn sạt lở, thoát nước làm giảm

áp lực thủy tĩnh và lực thấm trong mái dốc Đối với các công trình ven sông như

nền đường, kè, đê đập, quá trình giảm đột ngột mực nước sông luôn gây nguy hiểm cho sự ổn định của mái dốc do nước trong các lỗ rỗng của đất không thoát kịp tạo nên lực thấm gây mất ổn định mái dốc

Hình 2.6 : Hệ thống thoát nước ngang kết hợp với giếng để ổn định mái dốc [17]

2.1.3.3 Tường chắn bán trọng lực

Độ ổn định của tường được đảm bảo không những chỉ do trọng lượng bản thân tường và bản móng mà còn do trọng lượng của khối đất đắp nằm trên bản móng

Hình 2.8 : Tường chắn bán trọng lực

2.1.3.4 Tường cọc bản kết hợp neo

Cọc bản thường cấu tạo bằng thép hoặc bêtông cốt thép dự ứng lực có dạng bản, dạng chữ Z hoặc hình cánh cung nhằm tăng moment kháng uốn Cọc bản thường được sử dụng làm tường chắn có neo hoặc không neo Cọc được hạ vào đất bằng búa đóng hoặc búa rung, cọc bản BTCT dự ứng lực được hạ bằng xối nước hoặc hỗ trợ bằng búa rung Cọc bản thép dễ thi công, chịu được lực ngang và lực neo lớn, nhưng dễ bị ăn mòn trong môi trường nước

Hình 2.9 : Hệ thống cọc bản

Sự ổn định của loại tường này được đảm bảo bằng cách chôn chân tường vào trong nền Để giảm bớt độ sâu chôn trong đất của tường và để tăng độ cứng của tường có thể sử dụng kết hợp với hệ thống neo

Hình 2.10 : Tường cọc bản và hệ thống neo [17]

2.1.3.5 Tường ổn định cơ học (MSE)

Tường được cấu tạo bằng cách đưa các vật liệu chịu kéo (các thanh kim loại, tấm kim loại hoặc các thanh vật liệu chịu kéo tốt, hay là bằng các tấm vải địa kỹ thuật … vào đất để khắc phục nhược điểm cơ bản của đất là không chịu kéo được

Hình 2.11 : Vật liệu địa kỹ thuật gia cố mái dốc [17]

2.1.3.6 Điện thẩm thấu

Giải pháp điện thẩm thấu có tác dụng tương tự như giải pháp thoát nước khác nhưng nước không di chuyển theo hệ thống thoát nước dưới sự ảnh hưởng của lực hấp dẫn, thay vào đó, nước chịu tác động của điện trường Nước di chuyển về phía cực âm của 2 điện cực Cực âm của ống được đục lỗ từ đó nước

sẽ được bơm lên Phương pháp này sử dụng phù hợp nhất cho đất bùn sét (kích thước từ 0,0002 đến 0,002 inch) Các hạt sét sẽ cứng lại khi nước trong đất được lấy ra Tuy nhiên phương pháp này không được sử dụng rộng rãi trong ổn định mái dốc vì chi ph năng lượng cao, nhưng vẫn là một sự lựa chọn trong những điều kiện bất thường

các chất làm lạnh) Trong cả hai trường hợp, nước ngầm được đông lại, ngăn cản dòng thấm và sức chống cắt của đất được tăng lên

+ Đun nóng đất được sử dụng từ rất sớm nhằm ổn định đất và cải thiện tính chất của đất Đun nóng sét để là gạch là ví dụ dễ nhận thấy một cách rộng rãi Nhiệt độ đun nóng để sản xuất ra gạch Ferro-clay (đất được trộn với 2% alkaline oixt sắt được đun đến 500oC đối với sét kaolinite và 750o

C với sét montmorillonite

Ở các vị trí các mái dốc cần được xử lý một hệ thống những hố khoan được tạo ra và liên kết với nhau với khoảng cách hợp lý, các chất đốt như : xăng, dầu, kh gas, kh nóng … được bơm vào và đốt cháy trong những hố khoan Công nghệ plasma cũng đã được phát triển nhằm sử dụng ở nhiệt độ cao hơn trong thời gian lâu hơn Trong suốt quá trình đốt, nước được lấy ra khỏi đất và sức chống cắt của đất được gia tăng Cũng giống điện thẩm thấu, phương pháp này t được sử dụng rộng rãi, tuy nhiên Hill 1934 đã chỉ ra rằng ở một số công trình đủ lớn thì chi phí của hệ thống về mặt lâu dài có thể rẻ hơn so với hệ thống tường chắn [19]

Hình 2.12 : Giải pháp nhiệt luyện cho ổn định 1 mái dốc [17]

Hai phương pháp đun nóng ngoài hiện trường thường được sử dụng là :

+ Đun nóng bề mặt : xử lý các tầng đất gần bề mặt + Đun nóng trong hố khoan : xử lý các tầng đất dưới sâu

Hình 2.13 : Hệ thống thảm nhiệt và giếng nhiệt [20]

2.2 Gia cố đất bằng cọc đất – xi măng [1] [3] [4] [8] [10][12][14]

2.2.1 Tổng quan về công nghệ gia cố cọc đất - xi măng :

Phương pháp sử dụng cọc đất – xi măng để cải tạo nền được sử dụng rất lâu Mục đ ch của phương pháp này là cải thiện các đặc trưng của đất, như tăng cường độ kháng cắt, giảm t nh nén lún bằng cách trộn đất nền với xi măng để chúng tương tác với đất Sự đổi mới tốt hơn nhờ trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấp các lỗ rỗng bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học

Hình 2.14 : Biểu đồ nguyên lý gia cố đ t nền bằng CDM

2.2.2 Lịch sử phát triển cọc xi măng – đất

1954 Intrustion Prepakt Co (United state) phát triển công nghệ trộn tại chổ

(Mixed in place –MIP) với mũi khoan đơn và chỉ được sử dụng rải rác ở

Mỹ

hố đào và kiểm soát nước trong đất Tiếp theo đó đến đầu những năm 1970 công ty Seiko Kogyo thành công cho ứng dụng dạng tường chắn và kỹ thuật trộn sâu (DMM-Deep mixing method)

1967 Viện nghiên cứu cảng biển (PHRI) bắt đầu nghiên cứu trong phòng sử

dụng vôi bột xử lý đất yếu với đất ở biển Các nghiên cứu tiếp theo bởi Okumura, Terashi và nnk đến đầu những năm 1970 : 1 nghiên cứu phản ứng giữa vôi-đất sét biển, và (2) phát triển các thiết bị trộn thích hợp

Năm Các nghiên cứu, ứng dụng

Cường độ nén nở hông UCS thu được từ 0,1MPa-1Mpa

1967 Nghiên cứu trong phòng và hiện trường bắt đầu với phương pháp trụ vôi

Thụy Điển cho xử lý đất sét yếu dưới nền đường sử dụng vôi chưa tôi

thí nghiệm và đánh giá ảnh hưởng của thoát nước (cột dài 15m và đường kính 0,5m)

1974 Thử nghiệm đầu tiên cho nền đường sử dụng phương pháp trụ vôi Thụy

Điển” cho đất sét yếu ở Phần Lan dài 8m đường kính 0,5m, cột xi măng vôi)

1975 Các báo cáo về trụ vôi của Thụy Điển (Brom và Boman) và báo cáo của

Nhật Bản về DLM Okumura và Terashi được thuyết trình tại cùng hội nghị tại Bangole, Ấn Độ Cả hai quốc gia tiếp tục nghiên cứu và các giới hạn kỹ thuật được trao đổi sau đó

1975 Tiếp theo các nghiên cứu từ 1973-1974 PHRI phát triển - Phương pháp

trộn sâu (CDM) sử dụng vữa ximăng lỏng và lần đầu tiên thực hiện trong

dự án lớn với đất yếu ngoài khơi

định nền đường, móng nông

dựng bắt đầu nghiên cứu phương pháp phun khô DJM) sử dụng bột ximăng khô

Viện địa kỹ thuật Thụy Đển (chỉ áp dụng cho vôi chưa tôi

1980 Ở Nhật Bản ứng dụng rộng rãi DJM sau đó DJM nhanh chóng thay thế

DLM (chỉ sử dụng trên đất liền)