MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Để bảo vệ khu vực ven biển, đến nay rất nhiều các công trình đã được xây dựng, đặc biệt là đê biển. Đê biển được ghi nhận là công trình hữu hiệu nhất ngăn triều và chống sóng, bảo vệ vùng đất thấp. Trong điều kiện thực tế hiện nay, khi mà nguy cơ về sự dâng cao mực nước biển và xói lở bờ biển đang là vấn đề thời sự nóng bỏng (O’Connel, 2002 và Vallega, 1999), các nghiên cứu về ổn định lâu dài của hệ thống đê biển nhằm giảm thiểu thiệt hại do các hiện tượng trên gây ra luôn thu hút được rất nhiều sự quan tâm.
Đất nước ta có tổng chiều dài bờ biển vào khoảng 3.350km, với tổng chiều dài hơn 2000 km, đê biển ở nước ta hiện đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ mùa màng, tài sản và hơn hết là tính mạng con người. Thực tế, những công trình chắn giữ nước, đê biển chủ yếu được xây dựng theo phương pháp truyền thống và thủ công sử dụng đất tại chỗ nên mức độ ổn định thấp và mức độ ổn định theo thời gian là ngắn. Mặt khác, nền đê yếu và chưa được xử lý nên đê thường xẩy ra sự sụt lún lớn, lún theo thời gian. Điều này dẫn sau một thời gian sử dụng nhiều đoạn đê phải tu bổ, nâng cấp thậm chí phải xây dựng lại, gây tổn thất về kinh tế lớn.
Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và đánh giá sự ổn định của một số dạng kết cấu khác nhau, tuy nhiên, dạng kết cấu vẫn được đánh giá là giá thành rẻ và tối ưu dùng cho đê biển là kết cấu đất có cốt. Những công trình đất có cốt vừa có đột ổn định cao, có khả năng chịu được độ lún lớn của nền đất yếu vừa có thể tận dụng sử dụng những loại đất đắp là đất yếu được lấy tại chỗ khu vực xây dựng. Cốt trong đất vừa có tác dụng gia cường cho khối đắp, vừa có tác dụng xử lý nền với những lớp cốt đặt sát nền. Do những nguyên nhân như vậy, hiện nay kết cấu đất có cốt được sử dụng tương đối rộng rãi ở nước ta.
Vì vậy, hiện nay rất cần thiết để có một sự hệ thống cơ sở lý thuyết, chuẩn hóa quy trình tính toán thiết kế về vật liệu đất có cốt, đặc biệt trong thiết kế đê biển và những vấn đề liên quan. Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp sử dụng cốt địa kỹ thuật gia cường ổn định cho đê biển bằng vật liệu đất đắp được xây dựng trên nền 2 đất yếu cho là một công nghệ phù hợp với điều kiện của Việt Nam nên sẽ rất cần thiết cho các nhà quản lý và cán bộ kỹ thuật thuỷ lợi, có thể tiếp tục nghiên cứu phát triển cho nhiều vùng hoặc ứng dụng gia cường cho đê sông, đập khác. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về vấn đề đất có cốt và nghiên cứu phân tích cơ chế làm việc của kết cấu đất có cốt, liên hệ với tiêu chuẩn Anh BS-8006-1995. - Phân tích các điều kiện biên địa kỹ thuật trong tính toán và thiết kế đê biển.
- Sử dụng phần mềm ReSSA (3.0) và liên hệ với tiêu chuẩn BS 8006:1995 để từ đó có những kiến nghị có tính hữu ích cho những kỹ sư tư vấn khi phải phân tích bài toán ổn định công trình đắp bằng cốt địa kỹ thuật. - Lập những đồ thị tổng quát giúp cho những kỹ sư tư vấn cũng như những nhà quản lý có thể lựa chọn tương đối chính xác về loại đất đắp và bố trí cốt. - Kiểm tra kết quả đạt được và xét tính ứng dụng trong thực tế. Nội dung nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu tổng quan về vật liệu đất có cốt; các loại cốt và ứng dụng - Cơ sở lý thuyết khi tính toán khối đắp có cốt và không có cốt - Ứng dụng phần mềm ReSSA(3.0) để tính toán cho công trình có tính chất điển hình có liên hệ với tiêu chuẩn Anh BS-8006-1995, tiêu chuẩn thực hành về vật liệu đất có cốt dung trong xây dựng.
- Ứng dụng kết quả tính toán được tính toán cho đê biển Tây Cà Mau và kiểm tra tính ứng dụng của kết quả. - Các kết luận, kiến nghị. Các phương pháp nghiên cứu. - Thống kê tài liệu: Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có về vật liệu đất có cốt, các ứng dụng tại Việt Nam và trên thế giới.
- Mô phỏng bằng mô hình toán. - Tổng hợp đánh giá kết quả nghiên cứu và các ứng dụng. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ĐỊA KỸ THUẬT CHO ĐÊ BIỂN 1. Giới thiệu chung 1.
Tổng quan Việt Nam có đường bờ biển chạy dọc chiều dài đất nước từ Bắc đến Nam. Những nguồn lợi mà biển mang lại cho đất nước và con người là vô cùng to lớn. Nhưng bên cạnh những nguồn lợi thu được từ biển thì con người nơi đây luôn phải đối mặt với những mối đe dọa tiềm ẩn cũng do biển mang đến. Đê biển là công trình ven biển làm nhiệm vụ bảo vệ các khu dân cư, các vùng đất canh tác nhằm tránh cho những khu vực này bị ảnh hưởng bởi các tác động của nước biển khi có bão hoặc triều cường.
Khi nước biển tràn vào trong đồng sẽ gây thiệt hại về tính mạng, tài sản của nhân dân, làm nhiễm mặn hệ thống đất canh tác, phá huỷ làng mạc và hoa màu. Vì vậy trong mọi trường hợp, vấn đề đảm bảo an toàn đê biển nói riêng và hệ thống đê nói chung là đảm bảo an toàn về dân sinh, kinh tế, an ninh quốc phòng. Với đường bờ biển dài 3260 Km trải dài qua 26 tỉnh ven biển từ Quảng Ninh đến Kiên Giang , Việt Nam mới có khoảng hơn 1500Km đê biển. Theo cách làm truyền thống, đê miền Bắc và miền Trung thường được đắp dần bằng thủ công, đê miền Nam thường được đắp bằng xáng cạp; đê được đắp dần theo từng năm tùy theo sức chịu tải tăng dần của nền và của đất đắp và việc đắp đê là trực tiếp trên nền đất yếu mà không qua xử lý nên đã xảy ra nhiều trường hợp đê bị hư hỏng do bão hoặc thậm chí khi sóng lớn kết hợp thủy triều.
Như trong các cơn bão số 7 năm 2005, đê biển trên các tỉnh Hải Phòng, Nam Định, Thanh Hóa đã bị hư hại, đặc biệt là Nam Định khi 19Km trên tổng số 91Km đê bị hư hại. Các nước phát triển đã có nhiều đầu tư và nghiên cứu về mặt khoa học, công nghệ để đảm bảo sự an toàn , thậm chí là tuyệt đối, cho đê biển. Các giải pháp gia cường, bảo vệ đê biển trước kia có thể được bóc bỏ, thay mới bằng giải pháp công nghệ an toàn hơn. Việt Nam cũng đã áp dụng nhiều biện pháp gia cường, gia cố để biển, tạo ra những chuyển biến tích cực trong vấn đề này, nhưng xét thực tế chưa 4 thực sự đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của đê biển hiện tại.
Các phần tổng quan về gia cường đê biển trên thế giới và của Việt Nam được trình bày sau đây cho toàn cảnh về cải tiến công nghệ cũng như những tồn tại về kỹ thuật. Từ đó sẽ phân tích, đánh giá rút ra được đề xuất khoa học công nghệ sao cho có tính sáng tạo, tăng thêm mức độ an toàn, kinh tế. Hiện trạng đê biển Việt Nam 1. Đê miền Bắc Khu vực ven biển miền Bắc có dân cư tập trung đông và có nhiều trung tâm kinh tế quan trọng, thêm vào đó, vùng khu vực này lại có địa hình là thấp trũng, vì vậy các tuyến đê đã được hình thành từ khá sớm.
Tổng chiều dài các tuyến đê biển và đê cửa sông hiện nay khoảng 750Km, trong đó có khoảng 490Km đê trực diện với biển [5]. Mặt cắt đê: Mặt cắt đê có dạng phổ biến là hình thang, bề rộng mặt đê nhỏ, khoảng từ 3,0m ÷ 5,0m, nhiều đoạn đê có bề rộng còn nhỏ hơn 3,0m, như đê Bắc Cửa Lục và Hoàng Tân – Quảng Ninh; các đê số 5, 6, 7 và 8 – Thái Bình; đê Cát Hải – Hải Phòng. Mái phía biển có hệ số mái m từ 2 ÷4, mái phía đồng từ 1,5 ÷ 3. Cao trình đỉnh đê vào khoảng +3,5 ÷ +5,5.
Địa chất và vật liệu đắp: Đê thường nằm trên nền đất cát mịn pha đất thịt hoặc sét (loại đất phù sa bồi cửa sông), có sức chịu nén và cường độ chống cắt nhỏ, lượng ngậm nước lớn, dễ bị tác động phá hoại của sóng biển và dòng ven; tính nén lún lớn và kéo dài, độ ổn định là thấp. Đất đắp thân đê có các dạng: - Đất á sét, đất phù sa cửa sông, hàm lượng cát càng tăng khi tuyến đê càng xa cửa sông. - Một số tuyến đê được đắp hoàn toàn bằng cát (như đê Hải Thịnh), bên ngoài được bọc đất sét. Tuy nhiên cũng có một số tuyến đê không được bọc sét nên thường xuyên bị hao mòn hư hỏng.
Tình trạng ổn định 5 Trong điều kiện khí tượng thủy văn bình thường (mực nước triều trung bình đến cao, gió dưới cấp 7), mái đê chỉ xuất hiện hư hỏng cục bộ ở những đê được bảo vệ, ít bị hư hỏng ở những đê được bảo vệ. Riêng đê vùng Hải Hậu – Nam Định, khi gió Đông Bắc cấp 6, 7 duy trì trong thời gian dài, kết hợp triều cường, đê có kè lát mái bảo vệ vẫn bị hư hỏng nhiều. Trong điều kiện khí tượng thủy văn không bình thường (mực nước triều trung bình hoặc cao, gió cấp 8 trở lên), đê xuất hiện nhiều hư hỏng ngay cả ở những mái đê được bảo vệ. Đê bị hư hỏng nặng sau những trận mưa bão, và phải mất một khối lượng lớn nguyên vật liệu để khôi phục, đắp trả lại mái đê phía biển.
Như vậy: Đê biển miền bắc, ngay cả những đoạn đê được bảo vệ, hiện vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật về ổn định vì cốt đất nền và thân đê chưa được xử lý, là đất yếu, việc đê chỉ được bảo vệ phía ngoài là chưa đảm bảo. Đê được đắp bằng đất cát đến cát pha, nhiều khu vực đắp bằng sét pha. Nền đê là cát mịn hoặc sét yếu. Đê miền Trung Vùng ven biển miền Trung có diện tích nhỏ, hẹp lại trải dài, địa hình dốc và bị chia cắt nhiều bởi các sông, kênh rạch, vì vậy các tuyến đê thường ngắn.
