MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đê biển, từ xưa đã được sử dụng như một giải pháp hữu hiệu cho việc chống lại các tác hại do gió bão, chắn sóng, thủy triều, ngập lụt và cả mở rộng thêm đất đai. Hiện nay, với sự phát triển khoa học và kỹ thuật, đê biển được xây dựng để tổng hợp nhiều mục tiêu như tạo hồ dự trữ nước ngọt phục vụ phát triển nông nghiệp, thủy sản, hình thành các khu đô thị, khu kinh tế, cảng biển mới, tạo trục giao thông kết nối các vùng, các khu kinh tế, phát triển du lịch trong vùng, xây dựng các nhà máy,… Xây dựng luồng tàu biển cho tàu mớn nước đến 8m, trọng tải 10.000 tấn đầy tải, tàu 20.000 tấn giảm tải, các tàu có thông số kỹ thuật phù hợp chuẩn tắc luồng để hành hải vào các cảng trên sông Hậu; đáp ứng thông qua lượng hàng hóa tổng hợp 21,0÷22,0 triệu tấn/năm cho giai đoạn đến 2020. Hình thành bể cảng tại khu vực cửa kênh Tắt, Trà Vinh và phối hợp với dự án xây dựng cảng của Trung tâm điện lực Duyên Hải thuộc 05 xã Long Toàn, Long Khánh, xã Dân Thành, xã Long Vĩnh, xã Ngũ Lạc, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh và 03 xã Đại An, xã Đôn Xuân, xã Đôn Châu và thị trấn Định An, huyện Trà Cú, tỉnh Trà Vinh với diện tích sử dụng đất khoảng 1.
Hạng mục bảo vệ luồng (đê chắn sóng phía Nam) là đê chắn sóng dài 2.400m để bảo vệ luồng biển, kết hợp bảo vệ khu nước bể cảng chung bao gồm bến cảng của Trung tâm Điện lực Duyên Hải. Loại, cấp công trình bảo vệ luồng là công trình giao thông - Cấp đặc biệt với thời hạn hoàn thành là 22 tháng. Qua quá trình thi công cát thay thế vào trong hố móng đoạn Km0+000-Km0+100 sử dụng cát tận thu thuộc dự án Nạo vét luồng phục vụ tìm kiểm cứu nạn kết hợp cát tận thu trên tuyến đường thủy nội địa cửa sông Ba Động (Vàm Láng Nước) thuộc huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh (trữ lượng 245.000m3), qua kiểm tra có góc ma sát <300 (dao động từ 27.90) chưa đạt yêu cầu chỉ tiêu cát thay thế nền, được đề nghị bóc bỏ và thay thế bằng lớp cát mới đảm bảo chất lượng. Nguồn vật liệu cát tại 18 vị trí mỏ thuộc các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ, Trà Vinh, Tiềng Giang, Bến Tre, Vĩnh Long chưa đánh giá được các yếu tố chủ quan, khách quan, chất lượng, trữ lượng và tính chất cơ lý cát thay thế hố móng để làm cơ sở thi công đại trà.
Bên cạnh đó, ổn Trang 1 định trượt và dự báo lún trong giai đoạn thi công tại các điểm dưới đáy nền đê Uy và mép đê Ux ứng với cao trình đỉnh đê thiết kế chưa được đánh giá, kiểm tra thực tế. Để đủ cơ sở đánh giá nguồn vật liệu cát san lấp vào trong hố móng và ổn định trượt, lún đê chắn sóng nhằm đảm bảo chất lượng, tiết kiệm kinh phí nguồn vật liệu hàng chục tỷ đồng cho dự án, kịp tiến độ thi công dự án, tạo ra khu nước được che chắn rộng, có tiềm năng phát triển cảng biển và cảng chuyên dụng cho khu vực trong tương lai. Đây là một dự án lớn và đặc biệt quan trọng đối với việc phát triển kinh tế-xã hội các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long cần phải nghiên cứu xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường một đoạn tuyến đê điển hình thuộc gói thầu của dự án với mỏ cát Định An thuộc xã Long Vĩnh và xã Đông Hải, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh (mỏ Thanh Quân) nằm cách chân công trình trung bình 20km và có tổng trữ lượng khai thác 1.00m3 nhằm đánh giá chất lượng nguồn vật liệu, ổn định trượt và lún của mô hình thực nghiệm hiện trường làm cơ sở thi công đại trà là yếu tố quyết định sự thành công của dự án này và vô cùng cấp bách. Đây chính là tính cấp thiết của luận văn.
Vị trí đê chắn sóng phía Nam Đề tài luận văn: “Đánh giá ổn định mô hình thực nghiệm đê chắn sóng luồng tàu trọng tải lớn vào sông Hậu” tập trung nghiên cứu mô hình thực nghiệm hiện trường và đánh giá một cách kỹ lưỡng các kết quả với các nội dung sau: Hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên của lớp cát, góc ma sát trong sau khi thi công vào trong hố móng. Kiểm tra tính toán ổn định trượt theo mô hình lý thuyết với mô hình thực nghiệm hiện trường đoạn đê điển hình tại vị trí thử nghiệm. Trang 2 Kiểm tra, đánh giá lún tại điểm dưới đáy nền đê Uy ứng với cao trình đỉnh thiết kế giữa mô hình lý thuyết so với kết quả quan trắc lún tại hiện trường. Hầu hết các nghiên cứu hiện nay trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng việc xây dựng mô hình hiện trường thực nghiệm rất cần thiết để khẳng định mô hình tính toán lý thuyết phù hợp với mô hình thực nghiệm.
Tuy nhiên, ở Việt Nam đây là lần đầu tiên mô hình thực nghiệm hiện trường đê chắn sóng với quy mô thi công thực nghiệm một đoạn điển hình trên tuyến đê chắn sóng có chiều dài 2,4 km nhằm ngăn dòng bùn cát dọc bờ bồi lấp đoạn luồng biển và che chắn sóng đảm bảo độ yên tĩnh yêu cầu cho khu bến của dự án Cảng biển Trung tâm Điện lực Duyên Hải và các khu bến dự kiến xây dựng trong bể cảng như khu bến tổng hợp, bến tiếp chuyển than. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Khảo sát, chọn vị trị trí xây dựng mô hình hiện trường một đoạn 50m với quy mô và kích thước thực tế như kết cấu tuyến đê. Thử nghiệm, phân tích và đánh giá chất lượng nguồn vật liệu mỏ với các thông số tính toán của cát sau khi lấp vào trong hố móng mô hình thực nghiệm hiện trường của tuyến đê chắn sóng. Tính toán, đánh giá ổn định trượt và lún theo mô hình lý thuyết so với kết quả quan trắc lún thực tế cho điểm dưới đáy nền đê.
Mục tiêu của luận văn Kiểm tra, đánh giá tính chất cơ lý của cát thay thế vào trong hố móng (hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên, góc ma sát trong φ0) của mỏ cát Định An (mỏ Thanh Quân) với mô hình thực nghiệm hiện trường. Phân tích, đánh giá ổn định trượt và lún theo mô hình lý thuyết so với kết quả quan trắc lún thực tế tại điểm dưới đáy nền đê (Uy) ứng với cao trình đỉnh đê thiết kế với mô hình thực nghiệm hiện trường. Luận điểm cần bảo vệ Trang 3 Kết quả kiểm tra, đánh giá chất lượng nguồn vật liệu mỏ cát tại khu vực cửa Định An được san lấp vào trong hố móng của mô hình thực nghiệm tại hiện trường so với thông số kỹ thuật tính toán của vật liệu của thiết kế. Kết quả phân tích, đánh giá ổn định trượt và lún theo mô hình lý thuyết so với kết quả quan trắc lún thực tế tại điểm dưới đáy nền đê Uy với cao trình đỉnh đê.
Nội dung nghiên cứu của luận văn Lựa chọn đoạn đê điển hình để xây dựng mô hình thử nghiệm với quy mô kết cấu như tuyến đê chắn sóng phía Nam phù hợp với điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu. Lấy mẫu thử nghiệm các chỉ tiêu cơ lý vật liệu cát thay thế trong hố móng gồm hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên và góc ma sát trong theo công thức thực nghiệm của Roberson và Cabal [6] để kiểm tra chất lượng cát sau khi thi công vào trong hố móng. Phân tích, đánh giá và so sánh ổn định trượt, độ lún theo lý thuyết so với kết quả quan trắc lún thực tế với điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu của luận văn Thu thập số liệu thiết kế, hồ sơ thiết kế, số liệu địa chất, điều kiện tự nhiên khu vực, khảo sát hiện trường.
Quy trình xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường với điều kiện tư nhiên phù hợp với phạm vị nghiên cứu. Lấy mẫu, thử nghiệm vật liệu cát thay thế vào trong hố móng của mô hình thực nghiệm hiện trường. Ứng dụng mô hình lý thuyết để phân tích, tính ổn định trượt, lún so với kế quả quan trắc lún thực tế tại đáy nền đê. Kế thừa kết quả từ các công trình nghiên cứu trước.
Những điểm mới về mặt khoa học của luận văn Trang 4 Lần đầu tiên xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường được thực hiện một đoạn điển hình của tuyến đê chắn sóng ở Việt Nam được phân tích, đánh giá một cách rõ ràng, nhằm đánh giá chất lượng, giảm chi phí hàng chục tỷ đồng, đấy nhanh tiến độ và tận dụng được nguồi tài nguyên cát biển của địa phương cho dự án. Cung cấp số liệu cơ lý cát mỏ tại khu vực cửa Định An như hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên, góc ma sát trong phục vụ cho các dự án có quy mô thiết kế tương tự trong tương lai, cho các nhà quản lý, đơn vị thiết kế, thi công và tận dụng được nguồn tài nguyên cát biển này. Xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường cần được thực hiện trước khi tiến hành thi công đại trà đối với các dự án lớn, dự án trọng điểm để điều chỉnh mô hình lý thuyết và thực nghiệm sát với thực tế nhằm khẳng định chất lượng, biện pháp thi công, tiến độ và tận dụng nguồn vật liệu sẵn có của địa phương nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho dự án và nguồn tài nguyên của đất nước. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn Xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường trước khi tiến hành thi công đại trà là rất cần thiết cho các dự án đê chắn sóng nhằm điều chỉnh giữa mô hình lý thuyết phù hợp với thực tế.
Góp phần cung cấp số liệu cơ lý của cát mỏ tại khu vực cửa Định An với các thông số cơ bản như: hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên, góc ma sát trong được thay thế vào trong hố móng của mô hình thực nghiệm hiện trường. Có thể ứng dụng phương pháp và kết quả tính toán ổn định trượt, độ lún theo mô hình lý thuyết so với số liệu quan trắc tại các điểm dưới đáy nền theo điều kiện tự nhiên và địa chất khu vực nghiên cứu. Kết quả của luận văn là cơ sở giúp các nhà quản lý, đơn vị thiết kế nghiên cứu, đề xuất xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường trước khi thực hiện các dự án lớn trong thời gian tới và đặc biệt quan trọng nhằm tránh rủi ro trong khâu thiết kế và thi công công trình.