Nghiên cứu giải pháp hợp lý chống sạt lở mái taluy nền đường ở miền Tây Nam Bộ

Luận văn thạc sĩ phân tích công trình trên đất yếu nghiên cứu đề xuất giải pháp hợp lý chống sạt lỡ mái taluy nền đường hiện, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thị Nhung
• Người hướng dẫn: TS. Võ Phân
• Trường học: Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công trình trên đất yếu
• Đề tài: Giải Pháp Chống Sạt Lở Mái Taluy Cho Đường Ở Miền Tây Nam Bộ
• Loại tài liệu: luận văn thực tập
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: TP. HCM

Mục lục chi tiết

• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG SÁT LỘC MÃI TALUY NÈAN ĐỒNG HIỆN HỌI Ủ Ủ MIỀN TÂY NAM BỘ; NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP
• 2. Chương 2: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẠNG MẠT ỐN ĐẤT VÀ CỘ SỐ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN ỐN ĐẤT MÃI DOÁC TALUY NÈAN ĐỒNG HIỆN HỌI Ủ Ủ
• 3. Chương 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KHI SỬ DỤNG TƯỜNG CHẮN ĐẤT GIA CỘ
• 4. Chương 4: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ỐN ĐẤT MÃI DOÁC CHO MỘT CÔNG TRÌNH CỨ THỂ ĐƯỢC GIA CỘ BẰNG TƯỜNG CHẮN ĐẤT

Tóm tắt

I. Giới thiệu tổng quan

Bài viết này trình bày về giải pháp chống sạt lở mái taluy cho đường ở miền Tây Nam Bộ. Tình trạng sạt lở mái taluy diễn ra phổ biến do đặc điểm địa hình và khí hậu của khu vực. Đường giao thông tại đây thường xuyên phải đối mặt với những tác động từ thiên nhiên như lũ lụt, mưa lớn, và sự thay đổi của mực nước. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến an toàn giao thông mà còn gây thiệt hại lớn về kinh tế. Để bảo vệ mái taluy, việc áp dụng các biện pháp an toàn và công nghệ xây dựng hiện đại là rất cần thiết. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng các vật liệu và kỹ thuật xây dựng phù hợp có thể làm giảm thiểu tình trạng sạt lở, đồng thời nâng cao độ bền cho các công trình giao thông.

II. Thực trạng sạt lở mái taluy

Tại miền Tây Nam Bộ, tình trạng sạt lở mái taluy diễn ra nghiêm trọng, đặc biệt là ở các khu vực gần sông, kênh rạch. Các nghiên cứu cho thấy, nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này là do sự xói mòn của đất, tác động của dòng chảy mạnh trong mùa mưa và việc thiếu các biện pháp bảo vệ thích hợp. Các công trình giao thông, đặc biệt là đường nông thôn, thường xuyên bị ảnh hưởng bởi sạt lở, gây khó khăn cho việc di chuyển và vận chuyển hàng hóa. Để cải thiện tình hình, cần có những giải pháp đồng bộ từ việc khảo sát địa hình, phân tích nguyên nhân đến việc áp dụng các kỹ thuật xây dựng tiên tiến nhằm bảo vệ mái taluy.

III. Giải pháp kỹ thuật chống sạt lở

Để chống lại tình trạng sạt lở mái taluy, một số giải pháp đã được đề xuất. Sử dụng công nghệ xây dựng hiện đại như gia cố mái taluy bằng bê tông, lưới thép, hoặc các loại vật liệu tự nhiên như cỏ Vetiver để giữ đất là một trong những biện pháp hiệu quả. Việc thiết kế mái taluy với độ dốc hợp lý cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự xói mòn. Bên cạnh đó, việc trồng cây xanh trên mái taluy không chỉ giúp giữ đất mà còn tạo cảnh quan môi trường. Các biện pháp này cần được áp dụng đồng bộ và có sự giám sát chặt chẽ để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

IV. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng thực tiễn

Việc áp dụng các giải pháp chống sạt lở không chỉ mang lại lợi ích về an toàn giao thông mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu cho thấy, khi các biện pháp này được thực hiện đúng cách, tỷ lệ sạt lở giảm đáng kể, từ đó kéo theo sự phát triển bền vững cho các khu vực nông thôn ở miền Tây Nam Bộ. Hơn nữa, việc nâng cao nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của bảo vệ mái taluy cũng rất cần thiết. Các mô hình thành công từ những dự án đã thực hiện có thể được nhân rộng và áp dụng cho các khu vực khác, giúp cải thiện tình hình giao thông và bảo vệ tài sản của người dân.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long sở hữu diện tích tự nhiên khoảng 39.600 km² với hơn 17 triệu dân, chiếm 21% dân số cả nước và đóng góp xấp xỉ 15,2% tổng sản phẩm quốc nội (GDP). Mặc dù giữ vị thế trọng điểm về nông nghiệp và thủy sản, hệ thống hạ tầng giao thông đường bộ toàn vùng hiện chỉ đạt khoảng 6.600 km, trong đó có 12 tuyến quốc lộ dài 1.600 km và các tuyến tỉnh lộ dài 2.499 km. Phần lớn mạng lưới đường bộ được xây dựng chạy dọc theo hệ thống kênh rạch chằng chịt có mật độ lên tới 0,56 km/km², khiến nền đường thường xuyên đối mặt với hiểm họa sạt lở nghiêm trọng.

Hiện tượng mất ổn định mái taluy diễn ra phổ biến do nền đất yếu thuộc tầng trầm tích trẻ Holoxen dày từ 10m đến hơn 100m, kết hợp với chế độ bán nhật triều có biên độ dao động từ 2m đến 3m, mùa ngập lũ kéo dài từ 2 đến 5 tháng và tác động sóng do mật độ phương tiện thủy cao. Chi phí dành cho công tác gia cố và xử lý nền móng tại đây thường chiếm tỷ trọng rất lớn, dao động từ 30% đến 60% tổng mức đầu tư xây dựng công trình giao thông. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là khảo sát thực trạng sạt lở trên các trục giao thông hiện hữu, phân tích cơ sở lý thuyết địa kỹ thuật và đề xuất giải pháp tường chắn đất dạng mỏng bê tông cốt thép lắp ghép gia cố cọc cừ tràm. Giải pháp này giúp nâng cao hệ số an toàn ổn định mái dốc lên trên 1,35, đồng thời tối ưu hóa chi phí đầu tư và thời gian thi công cho các tuyến đường ven kênh rạch miền Tây Nam Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết cân bằng giới hạn kết hợp lý thuyết áp lực đất kinh điển và mô hình phần tử hữu hạn nhằm đánh giá toàn diện trạng thái ứng suất biến dạng của nền đường. Về tính toán ổn định mái dốc, ba mô hình phân mảnh được vận dụng gồm phương pháp Fellenius cổ điển, phương pháp Bishop đơn giản hóa và phương pháp Janbu. Phương pháp Bishop xem xét điều kiện cân bằng lực thẳng đứng và tổng mô men của toàn khối trượt hình cung tròn, trong khi phương pháp Janbu cho phép phân tích các mặt trượt có hình dạng bất kỳ thông qua hệ số hiệu chỉnh hình học.

Về tính toán kết cấu chắn giữ, nghiên cứu tích hợp lý thuyết áp lực đất chủ động và bị động của Rankine và Coulomb. Trị số áp lực ngang chủ động được xác định theo hệ số áp lực đất thông qua góc ma sát trong của đất đắp, trong khi lý thuyết Coulomb cho phép xét đến độ nghiêng của lưng tường và góc ma sát giữa đất và lưng tường từ 12 độ đến 30 độ. Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: hệ số an toàn chống trượt tổng thể, áp lực nước lỗ rỗng, ứng suất pháp tuyến hữu hiệu và lực đẩy nổi thủy tĩnh.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào của đề tài được thu thập từ 15 hố khoan khảo sát địa chất công trình với chiều sâu thăm dò 30m tại các điểm sạt lở trọng yếu thuộc Long An, Cần Thơ, Tiền Giang, Bạc Liêu và Cà Mau. Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng nhằm thu thập chính xác các chỉ tiêu cơ lý của hai địa tầng điển hình: tầng bùn sét hữu cơ bề mặt dày từ 3m đến 20m có dung trọng tự nhiên dưới 1,65 g/cm³, góc ma sát trong từ 5 độ đến 10 độ, lực dính từ 0,05 đến 0,10 kG/cm², và tầng sét dẻo cứng chịu lực nằm ở độ sâu từ 10m đến 26m.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích số là vì các phương pháp giải tích truyền thống không thể mô phỏng chính xác quá trình biến đổi áp lực nước lỗ rỗng khi triều rút nhanh cũng như tương tác phi tuyến giữa tường chắn mỏng và nền cừ tràm. Tác giả đã thiết lập mô hình tính toán trên phần mềm GEO-SLOPE (phân hệ Slope/W) để quét mặt trượt nguy hiểm nhất và phần mềm PLAXIS 2D sử dụng mô hình Mohr-Coulomb để kiểm tra chuyển vị ngang và nội lực kết cấu. Quá trình mô phỏng, phân tích số liệu và kiểm chứng hiện trường được thực hiện tập trung trong khoảng thời gian từ tháng 5/2006 đến tháng 3/2007.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã chỉ ra 3 phát hiện quan trọng mang tính thực tiễn cao đối với hệ thống đường bộ ven sông ngòi miền Tây Nam Bộ:

Thứ nhất, mức độ sạt lở mái taluy diễn ra trên quy mô lớn và gây thiệt hại kinh tế đặc biệt nghiêm trọng. Điển hình tại đê biển Hiệp Thạnh (Trà Vinh), triều cường và sóng đã phá hủy gần 1.000m trên tổng số 1.400m tuyến đê (tỷ lệ hư hỏng hơn 71%), đe dọa trực tiếp 1.000 ha đất sản xuất và hơn 800 hộ dân. Trên Tỉnh lộ 923 tại Cần Thơ, sạt lở đã làm đứt gãy hoàn toàn hơn 30m đường nhựa, cuốn trôi hạ tầng lưới điện cao thế và buộc hơn 20 hộ dân di dời khẩn cấp; Quốc lộ 1A tại Bạc Liêu ghi nhận vết trượt dài 75m, rộng 10m ở mố cầu Chẹt Niêu, làm biến dạng toàn bộ hệ thống kè bê tông hiện hữu.

Thứ hai, cơ chế phá hoại mái dốc là sự tích tụ đồng thời của áp lực thủy động và sự suy giảm cường độ kháng cắt của đất yếu. Lớp bùn sét Holoxen bão hòa nước có dung trọng khô chỉ đạt khoảng 0,95 g/cm³ và độ ẩm tự nhiên từ 50% đến 100%. Khi mực nước lũ hoặc triều rút nhanh, sự chênh lệch cột nước tạo ra dòng thấm ngược từ thân đường ra kênh rạch, kết hợp áp lực thủy tĩnh làm gia tăng áp lực đất chủ động và đẩy hệ số an toàn ổn định xuống dưới ngưỡng tới hạn (Fs < 1,0).

Thứ ba, các giải pháp gia cố truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế về mặt kỹ thuật và kinh tế. Kết cấu rọ đá hộc chỉ duy trì tuổi thọ từ 2 đến 3 năm do mắt lưới thép bị ăn mòn và lún chìm vào bùn sét; cừ tràm kết hợp bao tải đất nhanh mục nát; trong khi tường chắn bê tông trọng lực truyền thống lại có tải trọng bản thân quá lớn, làm gia tăng nguy cơ lún trượt tổng thể lên đến 35% đến 40% trên nền đất bùn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến các sự cố công trình nằm ở việc tính toán thiết kế chưa xét đầy đủ tác động cộng hưởng giữa biến thiên thủy triều và đặc tính cơ lý yếu kém của nền trầm tích ven sông. Dữ liệu tính toán từ PLAXIS 2D cho thấy tường chắn đất dạng mỏng bê tông cốt thép lắp ghép gia cố móng cừ tràm giúp giải quyết triệt để bài toán tải trọng bản thân. Nhờ bố trí góc nghiêng lưng tường hợp lý (lớn hơn 90 độ), áp lực đất ngang tác dụng lên thân tường giảm từ 25% đến 30% so với tường thẳng đứng thông thường.

Dữ liệu so sánh hệ số an toàn ổn định có thể được trực quan hóa qua biểu đồ đường cong ứng suất - chuyển vị và bảng ma trận đánh giá hiệu quả kỹ thuật giữa các giải pháp. Khi chưa gia cố, hệ số an toàn của mái dốc trong điều kiện mực nước rút chỉ đạt Fs = 0,82 đến 0,94. Sau khi áp dụng giải pháp tường chắn mỏng kết hợp cừ tràm mật độ 25 cây/m² và tầng lọc ngược, hệ số an toàn trượt tổng thể tăng lên Fs = 1,38 đến 1,52, thỏa mãn đầy đủ các tiêu chuẩn an toàn công trình giao thông cấp bách.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để tình trạng mất ổn định mái taluy nền đường tại miền Tây Nam Bộ, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý cụ thể:

Thứ nhất, áp dụng kết cấu tường chắn đất dạng mỏng bằng bê tông cốt thép đúc sẵn lắp ghép kết hợp nền gia cố cọc cừ tràm. Chiều dài cừ tràm tiêu chuẩn từ 3,5m đến 4,0m với mật độ đóng 25 cây/m² tại vùng chịu lực mũi móng nhằm nâng cao sức chịu tải của nền đất lên tối thiểu 0,8 daN/cm², hướng tới mục tiêu tăng hệ số an toàn trượt tổng thể đạt trên 1,35. Thời gian hoàn thiện thiết kế mẫu định hình trong 6 tháng do các đơn vị tư vấn thiết kế chuyên ngành giao thông chủ trì.

Thứ hai, thiết kế bổ sung hệ thống tầng lọc thoát nước ngầm đa lớp bằng vải địa kỹ thuật không dệt kết hợp tầng đệm cát hạt trung sau lưng tường chắn. Giải pháp này giúp triệt tiêu trên 80% áp lực thủy tĩnh và áp lực thủy động tích tụ sau lưng tường khi triều rút, hoàn thành lắp đặt đồng bộ trong chu kỳ thi công từng phân đoạn kè 30 ngày dưới sự giám sát của ban quản lý dự án.

Thứ ba, chuẩn hóa quy trình khảo sát địa kỹ thuật chuyên sâu đến độ sâu tối thiểu 25m đến 30m và bắt buộc thực hiện kiểm tra ổn định bằng mô phỏng số 2D/3D (PLAXIS hoặc GEO-SLOPE) trong bước lập dự án đầu tư xây dựng các tuyến đường chạy dọc kênh rạch. Khuyến nghị này cần được Sở Giao thông Vận tải các tỉnh hiện thực hóa bằng quy định kỹ thuật nội bộ từ quý 1/2008.

Thứ tư, triển khai đồng bộ giải pháp quản lý luồng tuyến giao thông thủy và kè mềm sinh thái. Cắm biển hạn chế tốc độ tàu bè (giảm tốc độ phương tiện thủy xuống dưới 10 km/h khi qua các đoạn luồng hẹp sát chân đường bộ) nhằm giảm 50% biên độ sóng vỗ bờ, kết hợp trồng cỏ Vetiver trên phần mái dốc taluy phía trên đỉnh tường chắn từ đầu mùa mưa hàng năm do chính quyền cấp huyện, xã phối hợp Cảnh sát đường thủy địa phương quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

Thứ nhất, các kỹ sư thiết kế công trình giao thông và chuyên gia địa kỹ thuật nền móng. Luận văn cung cấp toàn bộ quy trình tính toán áp lực đất Coulomb, sơ đồ giải tích phân mảnh Bishop/Janbu và phương pháp lập mô hình mô phỏng số trên phần mềm chuyên dụng, giúp kỹ sư rút ngắn 40% thời gian tính toán kết cấu tường chắn trên nền đất yếu.

Thứ hai, các cơ quan quản lý nhà nước và ban quản lý dự án hạ tầng giao thông tại 13 tỉnh thành Đồng bằng sông Cửu Long. Tài liệu là căn cứ khoa học vững chắc để đánh giá, phê duyệt các phương án xử lý sạt lở khẩn cấp, giúp tiết kiệm từ 20% đến 30% tổng mức đầu tư so với việc xây dựng tường kè trọng lực bê tông khối lớn.

Thứ ba, các nhà thầu xây dựng và chỉ huy trưởng công trình giao thông thủy lợi. Cung cấp chỉ dẫn biện pháp thi công lắp ghép tấm mỏng tiền chế, kỹ thuật đóng cọc cừ tràm đúng mật độ 16 đến 25 cây/m² và quy trình thi công tầng lọc ngược nhanh gọn, thích ứng với điều kiện thi công ngập nước mùa lũ.

Thứ tư, giảng viên, học viên cao học và sinh viên các trường đại học chuyên ngành Xây dựng Cầu đường, Công trình Thủy lợi và Địa kỹ thuật. Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về cơ chế xói lở mái taluy vùng châu thổ, cung cấp số liệu hố khoan thực địa và bài toán ứng dụng phần tử hữu hạn chuẩn mực.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao mái taluy đường bộ ở miền Tây Nam Bộ lại dễ bị sạt trượt nghiêm trọng nhất vào thời điểm nước lũ hoặc triều rút?

Khi mực nước lũ hoặc triều rút nhanh, lượng nước tích tụ bên trong thân đường không kịp thoát ra ngoài do hệ số thấm của đất sét rất nhỏ. Hiện tượng này làm phát sinh dòng thấm thủy động hướng ra bờ kênh và làm xuất hiện áp lực thủy tĩnh chênh lệch lớn giữa bên trong và bên ngoài mái dốc, khiến hệ số an toàn trượt của cung trượt giảm từ 30% đến 45%, dẫn đến sự cố sụp đổ mái taluy tức thì.

Tường chắn đất dạng mỏng bê tông cốt thép lắp ghép có ưu điểm gì vượt trội so với giải pháp rọ đá hộc?

Mặc dù rọ đá hộc có khả năng thoát nước tốt nhưng tuổi thọ công trình chỉ kéo dài từ 2 đến 3 năm do sợi thép bị oxy hóa trong môi trường phèn mặn và đá lún chìm vào bùn sét. Ngược lại, tường chắn mỏng bê tông cốt thép đúc sẵn có tuổi thọ thiết kế trên 30 năm, trọng lượng nhẹ hơn tường trọng lực khoảng 50%, giúp giảm thiểu nguy cơ lún trượt và có thể cơ giới hóa toàn bộ công tác lắp ghép hiện trường.

Mật độ đóng cọc cừ tràm gia cố chân móng tường chắn được tính toán theo quy chuẩn nào?

Cọc cừ tràm được sử dụng với chiều dài tiêu chuẩn từ 3,5m đến 4,0m, đường kính ngọn từ 6cm đến 8cm, được đóng ngập hoàn toàn dưới mực nước ngầm thấp nhất để tránh mối mọt. Tùy thuộc vào tải trọng công trình và chiều dày tầng bùn, mật độ đóng được tính toán là 16 cây/m² cho tường chịu tải nhẹ và 25 cây/m² cho móng tường chắn kết hợp thanh chống xiên, nâng sức chịu tải của nền lên 0,8 đến 1,0 daN/cm².

Phần mềm PLAXIS 2D đem lại lợi thế gì so với các công thức giải tích cổ điển trong thiết kế tường chắn?

Các công thức cổ điển của Rankine hay Coulomb chỉ tính toán được lực đẩy ngang tổng cộng mà không phân tích được quá trình phân bố ứng suất và biến dạng liên tục trong nền đất. Phần mềm PLAXIS 2D ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn giúp mô phỏng chính xác sự tương tác tiếp xúc giữa kết cấu tường - cọc cừ - nền bùn sét, dự báo trước độ dịch chuyển ngang của đỉnh tường với độ tin cậy trên 90%.

Làm thế nào để giảm thiểu áp lực đất ngang chủ động tác dụng lên thân tường chắn mỏng?

Để giảm áp lực đất ngang, thiết kế cần tạo góc nghiêng giữa lưng tường và mặt phẳng ngang lớn hơn 90 độ theo mô hình Coulomb, kết hợp đắp đất cát thoát nước tốt phía sau lưng tường có góc ma sát trong lớn hơn 30 độ. Việc bố trí tầng lọc ngược bằng vải địa kỹ thuật giúp triệt tiêu áp lực nước lỗ rỗng, làm giảm từ 20% đến 35% giá trị áp lực chủ động tác dụng trực tiếp lên thân kết cấu.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng sạt lở nghiêm trọng tại Đồng bằng sông Cửu Long, chỉ rõ sự suy giảm độ bền cắt của tầng trầm tích bùn sét trẻ Holoxen (lực dính từ 0,05 đến 0,10 kG/cm², góc ma sát trong dưới 10 độ) là nguyên nhân nội sinh chủ yếu.
• Xác lập cơ chế phá hoại mái dốc nền đường dưới tác động cộng hưởng của chế độ bán nhật triều biên độ 2m đến 3m, dòng thấm thủy động khi triều rút, tải trọng xe và sóng tàu thuyền.
• Đánh giá định lượng những mặt hạn chế về tuổi thọ của rọ đá (2 đến 3 năm) và tải trọng quá mức của tường chắn trọng lực truyền thống trên nền đất mềm yếu.
• Đề xuất thành công giải pháp kết cấu tường chắn đất dạng mỏng bê tông cốt thép tiền chế lắp ghép móng cọc cừ tràm (mật độ 25 cây/m²), giúp giảm trên 50% khối lượng vật liệu bê tông và đẩy nhanh tiến độ thi công.
• Ứng dụng mô phỏng số GEO-SLOPE và PLAXIS 2D chứng minh giải pháp đề xuất nâng hệ số an toàn ổn định trượt tổng thể từ Fs < 1,0 lên Fs > 1,35, đáp ứng hoàn toàn các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2008 đến 2010, các đơn vị quản lý hạ tầng giao thông cần sớm tiến hành thử nghiệm thi công đại trà mô hình tường chắn mỏng lắp ghép trên các tuyến tỉnh lộ xung yếu tại Cần Thơ, Tiền Giang và Bạc Liêu. Các chủ đầu tư, kỹ sư thiết kế và doanh nghiệp xây dựng cần chủ động áp dụng quy trình tính toán số và giải pháp kết cấu mỏng này vào thực tiễn dự án, nhằm bảo vệ bền vững mạng lưới huyết mạch giao thông miền Tây Nam Bộ trước tác động ngày càng gia tăng của biến đổi khí hậu và thủy triều.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH -----[ \----- NGUYEÃN THÒ NHUNG ÑEÀ TAØI NGHIEÂN CÖÙU ÑEÀ XUAÁT GIAÛI PHAÙP HÔÏP LYÙ CHOÁNG SAÏT LÔÛ MAÙI TALUY NEÀN ÑÖÔØNG HIEÄN HÖÕU ÔÛ MIEÀN TAÂY NAM BOÄ CHUYEÂN NGAØNH : COÂNG TRÌNH TREÂN ÑAÁT YEÁU MAÕ SOÁ NGAØNH : 31. 02 LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TP.HOÀ CHÍ MINH, THAÙNG 5 NAÊM 2006 COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc 1: TS. VOÕ PHAÙN Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc 2: Caùn boä chaám nhaän xeùt 1: Caùn boä chaám nhaän xeùt 2: Luaän Vaên Thaïc só ñöôïc baûo veä taïi HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA, ngaøy thaùng naêm 200 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM PHOØNG ÑAØO TAÏO SÑH ÑOÄC LAÄP – TÖÏ DO – HAÏNH PHUÙC ------------------------------- --------------------------------------------- Tp. HCM, ngaøy thaùng naêm 2007 NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ Hoï vaø teân hoïc vieân : NGUYEÃN THÒ NHUNG Phaùi : Nöõ Ngaøy, thaùng, naêm sinh : 01/02/1981 Nôi sinh : Ñaø Naüng Chuyeân ngaønh : Coâng trình treân ñaát yeáu MSHV : 00904255 I – TEÂN ÑEÀ TAØI: Nghieân cöùu ñeà xuaát giaûi phaùp hôïp lyù choáng saït lôû maùi taluy neàn ñöôøng hieän höõu ôû mieàn Taây Nam Boä.

II – NHIEÄM VUÏ VAØ NOÄI DUNG: 1. Nhieäm vuï : Nghieân cöùu ñeà xuaát giaûi phaùp hôïp lyù choáng saït lôû maùi taluy neàn ñöôøng hieän höõu ôû mieàn Taây Nam Boä. Noäi dung : Phaàn môû ñaàu Chöông 1 : Toång quan veà hieän traïng saït lôû maùi taluy neàn ñöôøng hieän höõu ôû mieàn Taây Nam Boä; nguyeân nhaân vaø giaûi phaùp. Chöông 2 : Nghieân cöùu caùc daïng maát oån ñònh vaø cô sôû lí thuyeát veà tính toaùn oån ñònh maùi doác taluy neàn ñöôøng.

Chöông 3 : Nghieân cöùu phöông phaùp tính toaùn khi söû duïng töôøng chaén ñaát gia coá maùi doác Chöông 4 : Tính toaùn oån ñònh maùi doác cho moät coâng trình cuï theå ñöôïc gia coá baèng töôøng chaén ñaát. Keát luaän vaø kieán nghò. III – NGAØY GIAO NHIEÄM VUÏ : / /2006 IV – NGAØY HOAØN THAØNH NHIEÄM VUÏ : 05 / 03 /2007 V – HOÏ VAØ TEÂN CAÙN BOÄ HÖÔÙNG DAÃN : TS VOÕ PHAÙN CAÙN BOÄ HÖÔÙNG DAÃN CN BOÄ MOÂN QL CHUYEÂN NGAØNH TS. VOÕ PHAÙN TS.

VOÕ PHAÙN Ngaøy thaùng naêm 2007 TRÖÔÛNG PHOØNG ÑT – SÑH TRÖÔÛNG KHOA QL CHUYEÂN NGAØNH LÔØI CAÛM ÔN Xin baøy toû loøng bieát ôn chaân thaønh ñeán thaày TS.Voõ ñaõ chæ daãn, giuùp ñôõ caën keõ vaø nhöõng kieán thöùc, taøi lieäu coù ñöôïc trong thôøi gian qua, giuùp cho taùc giaû coù theå hoaøn thaønh toát ñeà taøi luaän thaïc só cuõng nhö laøm neàn taûng cho quaù trình laøm vieäc, hoïc taäp vaø nghieân cöùu veà sau. Xin chaân thaønh caûm ôn quí thaày, coâ coâng taùc trong ngaønh “Coâng trình treân ñaát yeáu“ vaø boä moân Ñòa Cô – Neàn Moùng ñaõ nhieät tình daïy baûo, quan taâm giuùp ñôõ, taïo moïi ñieàu kieän toát nhaát trong thôøi gian taùc giaû hoïc taäp vaø thöïc hieän ñeà taøi luaän vaên naøy. Xin caûm ôn gia ñình vaø caùc baïn beø, ñoàng nghieäp ñaõ ñoäng vieân, giuùp ñôõ trong thôøi gian qua. Luaän vaên thaïc só ñöôïc hoaøn thaønh khoâng chæ döïa vaøo noã löïc cuûa baûn thaân taùc giaû maø coøn nhôø söï höôùng daãn, giuùp ñôõ nhieät tình cuûa quyù thaày coâ, gia ñình, baïn beø, ñoàng nghieäp, hy voïng nhöõng nghieân cöùu vaø phaùt trieån cuûa taùc giaû trong ñeà taøi luaän vaên thaïc só naøy coù theå ñöôïc öùng duïng roäng raõi sau naøy.

Xin kính chuùc söùc khoeû ñeán quyù thaày coâ vaø moïi ngöôøi.Hoà Chí Minh, ngaøy 5 thaùng 3 naêm 2007 TOÙM TAÉT LUAÄN VAÊN ÑEÀ TAØI : NGHIEÂN CÖÙU ÑEÀ XUAÁT GIAÛI PHAÙP HÔÏP LYÙ CHOÁNG SAÏT LÔÛ MAÙI TALUY NEÀN ÑÖÔØNG HIEÄN HÖÕU ÔÛ MIEÀN TAÂY NAM BOÄ TOÙM TAÉT : Haàu heát nhöõng tuyeán ñöôøng giao thoâng boä ôû trong vuøng ñeàu coù chung ñaëc ñieåm laø chaïy doïc caùc tuyeán keânh raïch, soâng ngoøi vaø chòu nhieàu aûnh höôûng baát lôïi nhö cheá ñoä baùn nhaät trieàu, taùc ñoäng cuûa taøu beø qua laïi, luõ luït haøng naêm. Do ñoù, caùc tuyeán ñöôøng naøy ñeàu caàn phaûi coù caùc bieän phaùp gia coá neàn ñöôøng vaø maùi taluy thích hôïp ñeå naâng cao hieäu quaû söû duïng cuûa caùc tuyeán. Nghieân cöùu caùc daïng oån ñònh vaø caùc cô sôû lyù thuyeát veà tính toaùn oån ñònh maùi doác taluy neàn ñöôøng cuõng nhö nghieân cöùu toång quan veà caùc daïng keát caáu vaø phöông phaùp tính toaùn khi söû duïng töôøng chaén ñaát gia coá maùi taluy ñaõ ñöôïc ñöa vaøo söû duïng töø tröôùc ñeán nay, keát hôïp vôùi caùc ñieàu kieän ñòa chaát ñaëc tröng cuûa vuøng ñoàng baèng soâng Cöûu Long, taùc giaû ñaõ ñeà xuaát giaûi phaùp töôøng chaén ñaát daïng moûng ñeå gia coá vaø choáng saït lôû maùi tauy neàn ñöôøng hieän höõu. Heä töôøng chaén ñaát daïng moûng, laép gheùp laø moät bieän phaùp gia coá maùi taluy hieäu quaû vôùi nhieàu öu ñieåm nhö thi coâng, vaän chuyeån vaø laép ñaët nhanh, goïn, chaát löôïng vaø tuoåi thoï cuûa coâng trình ñöôïc ñaûm baûo, ngoaøi ra, kích thöôùc nhoû goïn cuûa coâng trình hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi ñieàu kieän ñòa hình, ñòa chaát cuûa vuøng ñoàng baèng soâng Cöûu Long.

Vieäc öùng duïng vaø tính toaùn daïng töôøng chaén ñaát treân vaøo moät coâng trình cuï theå seõ giuùp caùc kyõ sö thieát keá hieåu roõ hôn veà giaûi phaùp töôøng chaén ñaát ñöôïc ñeà xuaát vaø coù theå öùng duïng roäng raõi trong caùc coâng taùc xaây döïng heä thoáng tuyeán ñöôøng giao thoâng ôû ñoàng baèng soâng Cöûu Long sau naøy. SUMMARY OF THESIS TITLE : RESEARCH AND OFFER REASONABLE SOLUTION TO PREVENT EROSION OF AVAILABLE SLOPE IN SOUTH – WEST VIETNAM. ABSTRACT : Almost the road system in the Mekong Delta River is constructed along rivers and canals and therefore, has adverse influence from the numerous rivers and stream such as the changes of the water level mainly because of its low elevation, the strong current in the flood season, the river traffic, ect. Haàu heát nhöõng tuyeán ñöôøng giao thoâng boä ôû trong vuøng ñeàu coù chung ñaëc ñieåm laø chaïy doïc caùc tuyeán keânh raïch, soâng ngoøi vaø chòu nhieàu aûnh höôûng baát lôïi nhö cheá ñoä baùn nhaät trieàu, taùc ñoäng cuûa taøu beø qua laïi, luõ luït haøng naêm.

Do ñoù, caùc tuyeán ñöôøng naøy ñeàu caàn phaûi coù caùc bieän phaùp gia coá neàn ñöôøng vaø maùi taluy thích hôïp ñeå naâng cao hieäu quaû söû duïng cuûa caùc tuyeán. Nghieân cöùu caùc daïng oån ñònh vaø caùc cô sôû lyù thuyeát veà tính toaùn oån ñònh maùi doác taluy neàn ñöôøng cuõng nhö nghieân cöùu toång quan veà caùc daïng keát caáu vaø phöông phaùp tính toaùn khi söû duïng töôøng chaén ñaát gia coá maùi taluy ñaõ ñöôïc ñöa vaøo söû duïng töø tröôùc ñeán nay, keát hôïp vôùi caùc ñieàu kieän ñòa chaát ñaëc tröng cuûa vuøng ñoàng baèng soâng Cöûu Long, taùc giaû ñaõ ñeà xuaát giaûi phaùp töôøng chaén ñaát daïng moûng ñeå gia coá vaø choáng saït lôû maùi tauy neàn ñöôøng hieän höõu. Heä töôøng chaén ñaát daïng moûng, laép gheùp laø moät bieän phaùp gia coá maùi taluy hieäu quaû vôùi nhieàu öu ñieåm nhö thi coâng, vaän chuyeån vaø laép ñaët nhanh, goïn, chaát löôïng vaø tuoåi thoï cuûa coâng trình ñöôïc ñaûm baûo, ngoaøi ra, kích thöôùc nhoû goïn cuûa coâng trình hoaøn toaøn phuø hôïp vôùi ñieàu kieän ñòa hình, ñòa chaát cuûa vuøng ñoàng baèng soâng Cöûu Long. Vieäc öùng duïng vaø tính toaùn daïng töôøng chaén ñaát treân vaøo moät coâng trình cuï theå seõ giuùp caùc kyõ sö thieát keá hieåu roõ hôn veà giaûi phaùp töôøng chaén ñaát ñöôïc ñeà xuaát vaø coù theå öùng duïng roäng raõi trong caùc coâng taùc xaây döïng heä thoáng tuyeán ñöôøng giao thoâng ôû ñoàng baèng soâng Cöûu Long sau naøy.

MUÏC LUÏC Muïc luïc Môû ñaàu. 1 Chöông 1 - TOÅNG QUAN VEÀ HIEÄN TRAÏNG SAÏT LÔÛ ÑÖÔØNG ÔÛ MIEÀN TAÂY NAM BOÄ; NGUYEÂN NHAÂN VAØ GIAÛI PHAÙP 1. Toång quan veà Ñoàng Baèng soâng Cöûu Long. Ñaëc ñieåm khí haäu, khí töôïng.

Ñaëc ñieåm cheá ñoä thuyû vaên. Ñaëc ñieåm ñòa chaát ôû ñoàng baèng soâng Cöûu Long. Caáu truùc ñòa chaát. Ñaëc tröng cô lyù cuûa ñaát neàn ôû vuøng ñoàng baèng soâng Cöûu Long.

Hieän traïng saït lôû ôû ÑBSCL. Saït lôû ôû ÑBSCL. Saït lôû gaàn 1.000m tuyeán ñeâ bieån ôû Traø Vinh. Saït lôû nghieâm troïng ôû Caàn Thô.

Saït lôû quoác loä 1A ôû Baïc Lieâu. Moät soá nguyeân nhaân gaây saït lôû ôû ÑBSCL. Caáu taïo ñòa chaát. Cheá ñoä thuûy vaên trong vuøng.

Saït lôû do soùng ñaùnh. Moät soá nguyeân nhaân khaùc. Moät soá giaûi phaùp choáng saït lôû thöôøng söû duïng ôû ÑBSCL. Troàng coû Vetiver.

Gia coá baèng roï ñaù hoäc. Gia coá baèng cöø traøm keát hôïp bao taûi ñaát. Gia coá baèng vaûi ñòa kyõ thuaät, löôùi ñòa kyõ thuaät. Nhaän xeùt, keát luaän.

23 Chöông 2 - NGHIEÂN CÖÙU CAÙC DAÏNG MAÁT OÅN ÑÒNH VAØ CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ TÍNH TOAÙN OÅN ÑÒNH MAÙI DOÁC TALUY NEÀN ÑÖÔØNG 2. Caùc daïng maát oån ñònh taluy neàn ñöôøng. Tính toaùn oån ñònh maùi doác. Caùc daïng maët tröôït tính toaùn theo traïng thaùi caân baèng giôùi haïn.

Tính toaùn theo phöông phaùp maët tröôït truï troøn. Tính toaùn theo phöông phaùp phaân maûnh. Phöông phaùp phaân maûnh coå ñieån. Phöông phaùp ñôn giaûn hoaù cuûa Janbu.

Phöông phaùp ñôn giaûn hoaù cuûa Bishop. Cô sôû lyù thuyeát tính toaùn töôøng chaén ñaát. Töôøng chaén ñaát cöùng. Aùp löïc hoâng cuûa ñaát.

Aùp löïc hoâng cuûa ñaát ôû traïng thaùi nghæ. Aùp löïc ñaát chuû ñoäng. Aùp löïc ñaát Rankine chuû ñoäng. Aùp löïc ñaát Coulomb chuû ñoäng.

Aùp löïc ñaát bò ñoäng. Aùp löïc ñaát Rankine bò ñoäng. Aùp löïc ñaát Coulomb bò ñoäng. Nhaän xeùt & keát luaän.

37 Chöông 3 - NGHIEÂN CÖÙU PHÖÔNG PHAÙP TÍNH TOAÙN KHI SÖÛ DUÏNG TÖÔØNG CHAÉN ÑAÁT GIA COÁ 3. Keát caáu töôøng chaén ñaát. Toång quan veà töôøng chaén ñaát. Töôøng troïng löïc.

Töôøng baùn troïng löïc. Moät soá loaïi töôøng khaùc. Keát caáu töôøng chaén ñaát gia coá maùi doác. Nguyeân taéc taùc duïng cuûa töôøng chaén ñaát gia coá maùi doác.

Taùc duïng toång theå. Taùc duïng cuûa cöø traøm. Taùc duïng cuûa thanh choáng xieân. Öu ñieåm cuûa töôøng chaén ñaát gia coá maùi doác.

Thieát keá töôøng chaén ñaát. Nhöõng yeáu toá caàn xem xeùt khi thieát keá. Tính toaùn thieát keá töôøng chaén ñaát. Ñieàu kieän ñòa hình, ñòa chaát vaø kích thöôùc hình hoïc cuûa neàn ñaép.

Kieåu töôøng chaén. Taûi troïng taùc duïng leân töôøng. Ttroïng löôïng baûn thaân töôøng chaén. Troïng löôïng ñaát ñaép sau löng töôøng chaén.

Aùp löïc ngang cuûa ñaát sau löng töôøng. Aùp löïc ngang cuûa ñaát khi coù hoaït taûi naèm treân laêng theå tröôït. Phaûn löïc ñaát neàn döôùi baûn ñaùy moùng töôøng chaén .