MỞ ĐẦU Một trong những yêu cầu cơ bản đối với nền đường là sự ổn định toàn khối. Sự ổn định này không những phải đảm bảo trong quá trình thi công mà còn cả trong quá trình khai thác. Với một số tuyến đường thì công tác thiết kế đảm bảo ổn định chiếm một vai trò lớn, khối lượng công việc lớn và do vậy chi phí cho công tác này thường lớn. Đặc biệt khi xây dựng những tuyến đường qua vùng đất yếu, vùng đồi núi có địa chất không ổn định… Hiện tượng sụt trượt ta luy nền đường được con người biết đến từ rất lâu, các giải pháp phòng chống đảm bảo ổn định cho các công trình cũng rất đa dạng.
Tuy nhiên hiện tượng này luôn mang tính thời sự bởi tính bất ngờ cùng với những hậu quả nghiêm trọng khi nó xẩy ra. Hàng năm có rất nhiều vụ sụt trượt xảy ra và hậu quả do chúng để lại thường gây ra tổn thất lớn: thiệt hại về người, gây hư hỏng các công trình, đình trệ các quá trình sản xuất, lưu thông và do vậy gây lãng phí về thời gian tiền của. Nước ta thuộc miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, sự chênh lệch về nhiệt độ, lượng mưa và khí hậu trong năm là khá đáng kể. Đặc biệt một số vùng có lượng mưa lớn và không đều trong năm (khu vực miền Trung, Tây Nguyên).
Nước ta lại là một nước có phần lớn diện tích là đồi núi, các tuyến đường được xây dựng thường đi qua khu vực đồi núi có địa hình phức tạp. Những nguyên nhân trên khiến cho các công trình đường ở nước ta phải đối mặt thường xuyên với những hiện tượng sụt trượt: đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT, quốc lộ 4D – Lào Cai, quốc lộ 37 – Yên Bái, ga đường sắt trên đèo Hải Vân… Chính vì vậy công tác thiết kế ổn định, kiên cố hóa các tuyến đường được chú trọng. Tuyến đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT là một trong những công trình trọng điểm của đất nước ta nhằm thực hiện nhiều sứ mệnh quan trọng. Quyết tâm xây dựng con đường hiện đại, đảm bảo được những mục đích đề ra được Đảng, Nhà nước, nhân dân hết sức quan tâm.
Quốc lộ 51 là 1 trong những quốc lộ tại Việt Nam. Quốc lộ 51 khởi đầu tại thành phố Biên Hòa (tỉnh Đồng Nai) và kết thúc tại thành phố Vũng Tàu (tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu). Quốc lộ bắt đầu tại thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai, qua huyện Long Thành (Đồng Nai), qua địa phận tỉnh Bà Rịa - 2 Vũng Tàu thì Quốc lộ 51 sẽ đi qua các địa phương sau: thị xã Phú Mỹ (huyện Tân Thành cũ), thành phố Bà Rịa và điểm cuối của quốc lộ sẽ nằm tại thành phố Vũng Tàu (Bà Rịa - Vũng Tàu). Quốc lộ 51 chính là một phần của đường Xuyên Á số 17 (AH17).
Toàn tuyến quốc lộ dài 86 km. Những điều kiện khó khăn về điều kiện tự nhiên đã dẫn đến sự phức tạp trong thiết kế, thi công, khai thác tuyến đường. Cũng như nhiều tuyến đường khác vấn đề sụt trượt là một trong những vấn đề đáng quan tấm nhất hiện nay trên tuyến đường này. Hiện tượng tắc đường đã từng xảy ra trên tuyến đường này mặc dù thời gian đưa vào sử dụng chưa lâu.
Bên cạnh xuất hiện các điểm sụt trượt mới, một số điểm sụt trượt cũ tái phát gây khó khăn cho công tác xây dựng tuyến đường này. Công tác kiên cố hóa đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT đã và đang được triển khai nhằm đảm bảo cho tuyến đường này có thể được khai thác hiệu quả phát huy được ý nghĩa to lớn của nó. Vấn đề giải quyết sụt trượt từ lâu được nhiều nhà khoa học và các kỹ sư quan tâm giải quyết. Bằng chứng là có rất nhiều nhà khoa học lớn đã từng đưa ra những phương pháp tính toán ổn định được thế giới công nhận: Fellenius, Bishop, Janbu, Spencer… Bài toán tính ổn định mái ta luy thường phải thực hiện với khối lượng tính toán lớn.
Ngày nay khi máy tính trở thành công cụ tính toán hữu hiệu thì việc sử dụng các phần mềm khi tính toán ổn định mái ta luy trở nên phổ biến. Ở nước ta hiện rất nhiều phần mềm tính toán ổn định được sử dụng: bộ phần mềm Geo-Slope, Plaxis, STAB 95, và nhiều phần mềm do các tác giả trong nước xây dựng… Phổ biến nhất là việc sử dụng phần mềm Slope (Canada) để tính ổn định mái dốc, một số đơn vị tư vấn đã sử dụng phần mềm này để tính toán ổn định cho tuyến đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT: Viện khoa học công nghệ GTVT, công ty tư vấn và KSTK xây dựng – Bộ quốc phòng, công ty cổ phần tư vấn XDCT giao thông 5… Trong khi đó các tài liệu về sử dụng phần mềm Slope còn thiếu nên gây khó khăn cho sử dụng, ảnh hưởng đến kết quả tính toán thiết kế. Phần mềm Slope của Canada được xây dựng chủ yếu dựa trên lý thuyết ― Cơ học đất không bão hòa‖, đây là một vấn đề khó khăn cho người dùng bởi từ lâu chúng ta thường làm quen với ― Cơ học đất bão hòa‖. Khi sử dụng phần mềm này 3 người dùng có thể gặp phải một số vấn đề mà việc giải quyết các vấn đề đó có ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả tính toán: - Phần mềm được xây dựng trên cơ sở ― Cơ học đất không bão hòa‖, với việc đưa vào các thông số tính toán mới lạ, vậy ở nước ta có dùng được không và phải có những chú ý gì.
- Có rất nhiều phương pháp tính toán, lựa chọn phương pháp nào để cho kết quả chính xác nhất. - Slope có thể giải được nhiều dạng khác nhau của bài toán ổn định, áp dụng cụ thể cho từng loại bài toán có những điểm gì đáng lưu ý. Chúng ta biết rằng chi phí cho công tác phòng chống sụt trượt nhiều khi là rất lớn, đặc biệt đối với các tuyến đường đi qua vùng đồi núi như đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT (chi phí kiên cố hóa đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT vượt quá 1. Chính vì vậy việc lựa chọn hợp lý các giải pháp xử lý cũng như việc tính toán chính xác sẽ góp phần làm giảm chi phí xây dựng, vận hành công trình.
Để có được giải pháp xử lý hợp lý và kết quả chính xác đòi hỏi rất nhiều yếu tố, trong đó việc khai thác tốt phần mềm tính toán, vận dụng hợp lý điều kiện tính toán cũng là một yếu tố quan trọng. Sử dụng phần mềm Slope để giải bài toán ổn định trên đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT đã được thực hiện. Việc khai thác phần mềm có hiệu quả để đưa ra kết quả có độ tin cậy hơn, từ đó có những giải pháp xử lý đảm bảo hợp lý cho tuyến đường này là cần thiết. Đó là lý do tôi chọn đề tài: ― Nghiên cứu và đề xuất giải pháp ổn định mái dốc ta luy nền đƣờng trên tuyến đƣờng Quốc lộ 51, đoạn Bà Rịa – Vũng Tàu ” SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Qua những vấn đề ở trên chúng ta thấy rằng: - Nắm vững cơ sở lý thuyết (liên quan đến cơ học đất không bão hòa) cũng như sử dụng phần mềm Slope là một vấn đề cần thiết để có được sự hiểu biết sâu về phần mềm này.
4 - Chứng tỏ được tính đa năng của chương trình để thấy rằng việc sử dụng phổ biến phần mềm này ở Việt Nam là đúng đắn và những lưu ý khi sử dụng. - Tuyến đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT đang trong giai đoạn kiên cố hóa, việc sử dụng phần mềm Slope để tính toán để tìm ra những giải pháp xử lý hợp lý là cần thiết. MỤC ĐÍCH VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thông qua việc nghiên cứu cơ sở lý thuyết và sử dụng chương trình Slope từ đó có những nhận xét đánh giá để đảm bảo kết quả tính toán chính xác, phù hợp với điều kiện Việt Nam. Trên cơ sở đó sử dụng tính toán thiết kế cho một số đoạn trên đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT nhằm tìm ra giải pháp xử lý hợp lý.
Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết là chủ yếu kết hợp với thực tiễn thiết kế, thi công xử lý sụt trượt trên đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT để có được những nhận xét bổ ích. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI - Góp phần hiểu biết hơn về vấn đề sụt trượt và tính toán tăng cường ổn định mái dốc. Có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo, giảng dạy một số chuyên đề về ổn định bờ dốc. - Trên cơ sở nắm được lý thuyết tính toán và những chú ý khi sử dụng chương trình Slope ở điều kiện Việt Nam: + Lựa chọn các thông số đầu vào để tính toán: chọn các thông số cường độ của đất để tính toán theo bài toán ― cơ học đất bão hòa‖ + Áp dụng tính toán ổn định đối với tường chắn.
Khai báo mô hình tường chắn có giá trị C và tức là có xét đến sức chống cắt của tường chắn. - Trên cơ sở khai thác chương trình và đưa ra một số kết quả, nhận xét có thể áp dụng vào thiết kế tăng cường ổn định cho đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT cũng như các tuyến đường khác. 5 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. Nội dung nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu một số vấn đề sau: - Tổng quan về vấn đề ổn định mái dốc.
- Cơ sở lý thuyết của chương trình Slope cùng với cách khai thác sử dụng. - Vấn đề sụt trượt trên đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT, ứng dụng phần mềm Slope phục vụ kế hoạch kiên cố hóa. Những kết quả cần đạt đƣợc. - Nắm vững nội dung tính toán ổn định mái dốc.
Các vấn đề về tính toán ổn định ở nước ta. - Sử dụng tốt chương trình Slope dựa trên những hiểu biết về cơ học đất không bão hòa, đưa ra được những vấn đề lưu ý khi sử dụng chương trình này, áp dụng tính toán ổn định ở Việt Nam. - Kết quả tính toán xử lý sụt trượt một số đoạn trên đường Quốc lộ 51 đoạn BRVT, lựa chọn giải pháp xử lý trên cơ sở tính toán bằng Slope. 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỜ DỐC 1.1 Ổn định bờ dốc 1.1 Các hiện tƣợng chuyển dịch đất đá trên bờ dốc Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân khối đất đá trong bờ dốc, đồng thời do tác động của các yếu tố tự nhiên, các hoạt động của con người mà có thể làm đất đá trên bờ dốc bị dịch chuyển với các cơ chế và tốc độ khác nhau.