Nghiên cứu giải pháp xử lý sạt lở mái dốc quốc lộ 80 tỉnh An Giang

Nghiên cứu giải pháp xử lý sạt lở mái dốc quốc lộ 80 tỉnh An Giang, luận văn thạc sỹ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố.

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Nam
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Trọng
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp xử lý sạt lở mái dốc Quốc lộ 80, tỉnh An Giang
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ SẠT LỞ MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG
• 1.1. Tổng quan về đất yếu. Định nghĩa và nguồn gốc hình thành
• 1.2. Một số đặc điểm của nền đất yếu
• 1.3. Các loại nền đất yếu thường gặp
• 1.4. Các hiện tượng sạt lở mái dốc nền đường
• 1.4.1. Khái niệm sạt lở
• 1.4.2. Cơ chế sạt lở
• 1.4.3. Đặc trưng và kích thước hình học của sạt lở đất
• 1.4.4. Các giải pháp xử lý sạt lở
• 1.4.4.1. Đào đất phần trên khối trượt
• 1.4.4.2. Thoát nước mặt
• 1.4.4.3. Thoát nước ngầm
• 1.4.4.4. Gia cố mái dốc bằng vải địa kỹ thuật
• 1.4.4.5. Gia cố đất bằng cọc vôi, xi măng
• 1.4.4.6. Giới thiệu kết cấu tường cọc bản chống sạt lở bờ sông
• 1.4.4.7. Các chuyển vị cơ bản và phức tạp của tường cọc bản
• 1.4.4.8. Các sơ đồ biến dạng của cừ tự do, không neo và có neo
• 1.4.4.9. Áp lực đất lên tường
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẠT LỞ MÁI DỐC BỜ SÔNG QUỐC LỘ 80, TỈNH AN GIANG
• 2.1. Giới thiệu về Quốc lộ 80
• 2.2. Tình hình địa chất, thủy văn tại Quốc lộ 80, tỉnh An Giang
• 2.3. Tình hình sạt lở mái dốc bờ sông trên Quốc lộ 80, tỉnh An Giang
• 2.4. Mô phỏng nguyên nhân gây sạt lở
• 2.5. Tác động của nước mặt và nước ngầm
• 2.6. Tác động của xói chân
• 2.7. Tác động của các hoạt động do con người
• 2.8. Ảnh hưởng yếu tố địa chất
• 2.9. Thảo luận về vị trí sạt lở
• 2.10. Ảnh hưởng sự thay đổi khí hậu
• 2.11. Ưu, nhược điểm các giải pháp xử lý sạt lở được áp dụng ở khu vực
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÝ SẠT LỞ CHO QUỐC LỘ 80, TỈNH AN GIANG
• 3.1. Cở sở lý thuyết
• 3.2. Đề xuất và tính toán giải pháp phù hợp xử lý sạt lở trên Quốc lộ 80
• 3.2.1. Giải pháp chống sạt lở bằng tường cừ ván thép có một tầng neo (Giải pháp 1)
• 3.2.2. Giải pháp chống sạt lở sử dụng vải địa kỹ thuật gia cường kết hợp tường cừ ván thép chống xói chân và trượt sâu (Giải pháp 2)
• 3.2.3. Giải pháp chống sạt lở bằng tường chắn rọ đá kết hợp tường cọc xi măng đất chống xói chân và trượt sâu (Giải pháp 3)
• 3.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật các giải pháp lựa chọn
• 3.3.1. Giải pháp chống sạt lở bằng tường cừ ván thép có một tầng neo
• 3.3.2. Giải pháp chống sạt lở sử dụng vải địa kỹ thuật gia cường kết hợp tường cừ ván thép chống xói chân và trượt sâu
• 3.3.3. Giải pháp chống sạt lở bằng tường chắn rọ đá kết hợp tường cọc xi măng đất chống xói chân và trượt sâu
• 3.4. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về sạt lở mái dốc và quốc lộ 80

Sạt lở mái dốc là hiện tượng phổ biến tại các khu vực có địa chất yếu, đặc biệt là dọc quốc lộ 80 tại An Giang. Nguyên nhân chính bao gồm tác động của nước mặt và nước ngầm, cùng với các yếu tố địa chất và khí hậu. Quốc lộ 80 là tuyến đường huyết mạch nối các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, nhưng thường xuyên bị ảnh hưởng bởi sạt lở đất, gây nguy hiểm cho an toàn giao thông. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá nguyên nhân và đề xuất giải pháp xử lý sạt lở hiệu quả.

1.1. Nguyên nhân sạt lở mái dốc

Nguyên nhân chính của sạt lở mái dốc tại quốc lộ 80 bao gồm sự xói mòn do dòng chảy mạnh, đặc biệt trong mùa mưa. Nước ngầm cũng đóng vai trò quan trọng, làm giảm độ ổn định của đất. Các hoạt động con người như khai thác cát và xây dựng không đúng cách cũng góp phần làm tăng nguy cơ sạt lở. Địa chất yếu, đặc biệt là lớp đất sét mềm, là yếu tố nền tảng dẫn đến hiện tượng này.

1.2. Ảnh hưởng của sạt lở đến quốc lộ 80

Sạt lở mái dốc gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng đối với quốc lộ 80, bao gồm gián đoạn giao thông, thiệt hại về tài sản và nguy cơ mất an toàn giao thông. Các vị trí sạt lở thường xuyên xuất hiện tại các đoạn đường đi qua sông Hậu, nơi có địa chất yếu và dòng chảy mạnh. Việc không xử lý kịp thời có thể dẫn đến sạt lở quy mô lớn, đe dọa tính mạng người dân và cơ sở hạ tầng.

II. Giải pháp xử lý sạt lở mái dốc

Để giải quyết vấn đề sạt lở mái dốc tại quốc lộ 80, nghiên cứu đề xuất ba giải pháp xử lý chính: sử dụng tường cừ ván thép, vải địa kỹ thuật kết hợp tường cừ, và tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất. Các giải pháp này được đánh giá dựa trên hiệu quả kỹ thuật và kinh tế, nhằm đảm bảo tính bền vững và an toàn giao thông.

2.1. Giải pháp tường cừ ván thép

Tường cừ ván thép là giải pháp phổ biến để chống sạt lở mái dốc. Phương pháp này sử dụng các tấm thép cừ được đóng sâu vào lòng đất, tạo thành một bức tường chắn vững chắc. Giải pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc ngăn chặn xói mòn chân mái dốc và ổn định khối đất. Tuy nhiên, chi phí thi công và bảo trì có thể cao, đòi hỏi sự đầu tư lớn.

2.2. Giải pháp vải địa kỹ thuật kết hợp tường cừ

Vải địa kỹ thuật được sử dụng để gia cố đất, kết hợp với tường cừ ván thép nhằm tăng cường độ ổn định của mái dốc. Phương pháp này giúp phân bố lực đều hơn, giảm nguy cơ trượt sâu. Vải địa kỹ thuật cũng thân thiện với môi trường và có chi phí thấp hơn so với các giải pháp khác, nhưng đòi hỏi kỹ thuật thi công chuyên nghiệp.

2.3. Giải pháp tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất

Tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất là giải pháp hiệu quả để chống sạt lở mái dốc. Rọ đá giúp giảm xói mòn bề mặt, trong khi cọc xi măng đất tăng cường độ ổn định của nền đất. Phương pháp này có chi phí hợp lý và dễ thi công, phù hợp với điều kiện địa chất tại An Giang. Tuy nhiên, cần theo dõi và bảo trì định kỳ để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

III. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng thực tế

Các giải pháp xử lý sạt lở được đề xuất đều mang lại hiệu quả cao trong việc ổn định mái dốc quốc lộ 80. Việc lựa chọn giải pháp phù hợp cần dựa trên đánh giá kỹ thuật và kinh tế, đảm bảo tính khả thi và bền vững. Nghiên cứu này không chỉ góp phần giải quyết vấn đề sạt lở tại An Giang mà còn có thể áp dụng cho các khu vực có điều kiện tương tự.

3.1. Hiệu quả kỹ thuật

Các giải pháp đều đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, đặc biệt là trong việc ngăn chặn sạt lở đất và ổn định công trình giao thông. Tường cừ ván thép và vải địa kỹ thuật đều cho thấy khả năng chịu lực tốt, trong khi tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất phù hợp với địa hình phức tạp. Các mô hình tính toán cho thấy hệ số an toàn đạt yêu cầu, đảm bảo an toàn giao thông.

3.2. Hiệu quả kinh tế

Về mặt kinh tế, vải địa kỹ thuật và tường chắn rọ đá có chi phí thấp hơn so với tường cừ ván thép, nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả. Việc lựa chọn giải pháp cần cân nhắc giữa chi phí đầu tư và hiệu quả lâu dài. Nghiên cứu cũng đề xuất kế hoạch bảo trì định kỳ để duy trì hiệu quả của các giải pháp, đảm bảo tính bền vững cho quốc lộ 80.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quốc lộ 80, với chiều dài khoảng 210 km, là tuyến giao thông huyết mạch nối các tỉnh phía Tây Đồng bằng sông Cửu Long với miền Tây Nam Bộ. Tuy nhiên, tuyến đường này chủ yếu đi qua các vùng có nền đất yếu, dẫn đến nhiều vị trí bị sạt lở mái dốc nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định nền đường và an toàn giao thông. Tình trạng sạt lở không chỉ gây thiệt hại về tài sản mà còn đe dọa tính mạng người dân, đặc biệt tại đoạn Quốc lộ 80 qua xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang. Hiện nay, các biện pháp duy tu bảo dưỡng tạm thời chưa đủ để đảm bảo ổn định lâu dài, trong khi nhu cầu vận tải ngày càng tăng cao đòi hỏi giải pháp xử lý bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là hệ thống hóa nguyên nhân, cơ chế gây sạt lở và đề xuất các giải pháp xử lý phù hợp với điều kiện địa chất, thủy văn tại An Giang, nhằm nâng cao hiệu quả và tính kinh tế trong xử lý sạt lở mái dốc Quốc lộ 80. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đoạn sạt lở tại xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú, với thời gian khảo sát và phân tích số liệu địa chất thủy văn trong khoảng thời gian gần đây. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hoàn thiện mạng lưới giao thông, thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, đồng thời góp phần giảm thiểu rủi ro thiên tai và bảo vệ môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về đất yếu và cơ chế sạt lở mái dốc, bao gồm:

• Lý thuyết cơ học đất yếu: Đất yếu được định nghĩa là loại đất có sức chống cắt thấp, độ nén lún lớn, hệ số rỗng cao và độ bão hòa nước lớn. Đặc điểm này làm giảm khả năng chịu lực và dễ dẫn đến mất ổn định khi chịu tải trọng hoặc tác động môi trường.

• Cơ chế sạt lở mái dốc: Sạt lở xảy ra do mất cân bằng lực gây trượt và lực chống trượt trong khối đất, thường biểu hiện qua mặt trượt cong tròn. Các yếu tố tác động gồm dòng chảy mặt, xói chân mái dốc, mực nước ngầm biến động và hoạt động của con người.

• Mô hình tường cọc bản chống sạt lở: Tường cọc bản (sheet pile wall) bằng thép hoặc bê tông cốt thép được sử dụng để gia cố mái dốc, chịu lực uốn và áp lực đất ngang. Các loại cừ thép như cừ chữ Z, Larsen có moment uốn lớn, phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp.

• Khái niệm về thoát nước và gia cố mái dốc: Thoát nước mặt và thoát nước ngầm là biện pháp quan trọng để giảm áp lực thủy tĩnh trong đất, tăng cường độ kháng cắt. Gia cố bằng vải địa kỹ thuật và cọc xi măng đất giúp tăng cường độ chịu kéo và ổn định nền đất yếu.

Các khái niệm chính bao gồm: sức chống cắt của đất (ϕ, c), hệ số rỗng (e), áp lực đất ngang, chuyển vị tường cọc, và hệ số an toàn (Fs).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm:

• Thu thập dữ liệu: Số liệu địa chất thủy văn, đặc điểm đất yếu, mực nước ngầm và hiện trạng sạt lở tại đoạn Quốc lộ 80, xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang được thu thập từ các quan trắc thực tế và báo cáo ngành.

• Phân tích ổn định mái dốc: Sử dụng phần mềm PLAXIS 2D v8.6 để mô phỏng cơ chế sạt lở, xác định mặt trượt và tính toán hệ số an toàn dưới các điều kiện tải trọng và xói lở chân mái.

• Lựa chọn giải pháp xử lý: Ba giải pháp chính được nghiên cứu và tính toán gồm: (1) tường cừ ván thép có một tầng neo, (2) vải địa kỹ thuật gia cường kết hợp tường cừ ván thép, (3) tường chắn rọ đá kết hợp tường cọc xi măng đất. Mỗi giải pháp được đánh giá về hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.

• Cỡ mẫu và timeline: Nghiên cứu tập trung vào một đoạn sạt lở cụ thể dài khoảng 100 m trên Quốc lộ 80, với thời gian khảo sát và phân tích kéo dài trong vòng 12 tháng.

Phương pháp chọn mẫu dựa trên vị trí sạt lở điển hình, đảm bảo tính đại diện cho các điều kiện địa chất và thủy văn đặc trưng của khu vực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nguyên nhân sạt lở chủ yếu do nền đất yếu và xói chân mái dốc: Địa chất khu vực chủ yếu là sét mềm, đất bùn với lớp đất yếu dày khoảng 18 m, kéo dài đến đáy sông. Mực nước ngầm biến động theo mùa làm giảm tính ổn định mái dốc. Tác động của dòng chảy chính sông Hậu gây xói sâu chân mái dốc, làm giảm hệ số an toàn xuống dưới 1 (Fs < 1) tại vị trí sạt lở.

2. Ảnh hưởng của hoạt động con người và tải trọng giao thông: Gia tăng lưu lượng xe cộ và hoạt động bốc dỡ hàng hóa bằng thuyền làm tăng tải trọng lên mái dốc, thúc đẩy quá trình trượt sâu và sạt lở tổng thể. So với giai đoạn trước, tốc độ sạt lở tăng khoảng 15-20%.

3. Hiệu quả các giải pháp xử lý: Giải pháp tường cừ ván thép có một tầng neo đạt hệ số an toàn Fs ≈ 1, phù hợp với điều kiện hiện tại nhưng chi phí đầu tư cao. Giải pháp sử dụng vải địa kỹ thuật kết hợp tường cừ ván thép nâng hệ số an toàn lên Fs ≈ 1.2, đồng thời giảm chi phí khoảng 10-15%. Giải pháp tường chắn rọ đá kết hợp tường cọc xi măng đất có hệ số an toàn cao nhất Fs ≈ 1.74 và chi phí hợp lý, phù hợp cho xử lý lâu dài.

4. Tác động của thoát nước và gia cố mái dốc: Hệ thống thoát nước mặt và ngầm làm giảm áp lực nước lỗ rỗng, tăng sức kháng cắt của đất, góp phần nâng cao độ ổn định mái dốc. Gia cố bằng vải địa kỹ thuật và cọc xi măng đất giúp giảm chuyển vị ngang của tường cừ ván thép từ khoảng 5 cm xuống dưới 2 cm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sạt lở tại Quốc lộ 80 phù hợp với các nghiên cứu về sạt lở bờ sông tại Đồng bằng sông Cửu Long và các vùng đất yếu khác. Việc xói chân mái dốc do dòng chảy mạnh là yếu tố quyết định, tương tự như hiện tượng sạt lở bờ sông Chao Phraya, Thái Lan. Sự biến động mực nước ngầm theo mùa làm giảm hệ số an toàn, đặc biệt trong mùa khô khi mực nước thấp.

So với các nghiên cứu trước đây, việc kết hợp vải địa kỹ thuật với tường cừ ván thép cho thấy hiệu quả kỹ thuật và kinh tế vượt trội, giảm chi phí đầu tư và tăng độ bền công trình. Giải pháp tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp, mang lại hệ số an toàn cao nhất, phù hợp cho các vị trí sạt lở nghiêm trọng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hệ số an toàn theo từng giải pháp, bảng so sánh chi phí đầu tư và biểu đồ chuyển vị ngang của tường cừ ván thép để minh họa hiệu quả gia cố. Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học cho việc lựa chọn giải pháp xử lý sạt lở mái dốc tại các vùng đất yếu tương tự.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai giải pháp tường chắn rọ đá kết hợp tường cọc xi măng đất tại các vị trí sạt lở nghiêm trọng trên Quốc lộ 80, ưu tiên đoạn xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú. Thời gian thực hiện trong vòng 12-18 tháng nhằm đảm bảo ổn định lâu dài và giảm thiểu rủi ro.

2. Xây dựng hệ thống thoát nước mặt và ngầm đồng bộ để giảm áp lực nước trong mái dốc, bao gồm mương thoát nước, giếng nổi và hầm thoát nước. Chủ thể thực hiện là các cơ quan quản lý giao thông và xây dựng địa phương, với mục tiêu nâng hệ số an toàn mái dốc lên trên 1.2 trong vòng 6 tháng.

3. Ứng dụng vải địa kỹ thuật gia cường kết hợp với tường cừ ván thép cho các vị trí sạt lở có mức độ trung bình, nhằm tăng cường độ chịu kéo và giảm chuyển vị tường. Giải pháp này có thể triển khai nhanh, tiết kiệm chi phí, phù hợp cho các dự án duy tu bảo dưỡng.

4. Tăng cường giám sát và quản lý tải trọng giao thông trên Quốc lộ 80, hạn chế các hoạt động bốc dỡ hàng hóa trực tiếp tại bờ sông để giảm áp lực lên mái dốc. Cơ quan quản lý giao thông cần phối hợp với địa phương để kiểm soát trong vòng 3-6 tháng.

5. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo kỹ thuật viên địa phương về các biện pháp phòng chống sạt lở, bảo vệ môi trường và duy trì hệ thống thoát nước. Thời gian thực hiện liên tục, nhằm đảm bảo bền vững lâu dài.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý giao thông và xây dựng công trình giao thông: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật để xử lý sạt lở mái dốc, giúp nâng cao hiệu quả quản lý và bảo trì tuyến Quốc lộ 80.

2. Kỹ sư và chuyên gia địa kỹ thuật: Tài liệu chi tiết về cơ chế sạt lở, phương pháp gia cố và tính toán hệ số an toàn hỗ trợ trong thiết kế và thi công các công trình trên nền đất yếu.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng công trình giao thông: Luận văn là nguồn tham khảo quý giá về ứng dụng lý thuyết cơ học đất, mô hình tường cọc bản và vật liệu địa kỹ thuật trong xử lý sạt lở.

4. Cơ quan quản lý môi trường và phòng chống thiên tai: Nghiên cứu giúp hiểu rõ tác động của biến đổi mực nước, dòng chảy và hoạt động con người đến sạt lở, từ đó xây dựng chính sách phòng ngừa hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính gây sạt lở mái dốc tại Quốc lộ 80 là gì?
   Nguyên nhân chủ yếu là nền đất yếu với lớp đất sét mềm dày khoảng 18 m, kết hợp với xói chân mái dốc do dòng chảy mạnh của sông Hậu và biến động mực nước ngầm theo mùa. Hoạt động giao thông và bốc dỡ hàng hóa cũng làm tăng tải trọng, thúc đẩy sạt lở.

2. Các giải pháp xử lý sạt lở nào được đề xuất trong nghiên cứu?
   Ba giải pháp chính gồm: tường cừ ván thép có một tầng neo, vải địa kỹ thuật gia cường kết hợp tường cừ ván thép, và tường chắn rọ đá kết hợp tường cọc xi măng đất. Mỗi giải pháp có ưu nhược điểm về hiệu quả kỹ thuật và chi phí đầu tư.

3. Tại sao thoát nước lại quan trọng trong xử lý sạt lở?
   Thoát nước mặt và ngầm giúp giảm áp lực nước lỗ rỗng trong đất, làm tăng sức kháng cắt và giảm nguy cơ mất ổn định mái dốc. Hệ thống thoát nước hiệu quả góp phần nâng cao hệ số an toàn và kéo dài tuổi thọ công trình.

4. Vải địa kỹ thuật có vai trò gì trong gia cố mái dốc?
   Vải địa kỹ thuật tăng cường khả năng chịu kéo của đất, giúp giảm chuyển vị và tăng độ ổn định tổng thể. Nó còn có chức năng lọc, tiêu thoát nước và phân cách các lớp đất, góp phần cải thiện đặc tính cơ lý của nền đất yếu.

5. Giải pháp nào có hiệu quả kinh tế nhất?
   Giải pháp sử dụng vải địa kỹ thuật kết hợp tường cừ ván thép có chi phí thấp hơn khoảng 10-15% so với tường cừ ván thép có neo, đồng thời nâng cao hệ số an toàn. Giải pháp tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất có chi phí hợp lý và hiệu quả kỹ thuật cao, phù hợp cho xử lý lâu dài.

Kết luận

• Quốc lộ 80 đoạn qua An Giang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của sạt lở mái dốc do nền đất yếu và xói chân mái dốc.
• Ba giải pháp xử lý sạt lở được nghiên cứu gồm tường cừ ván thép có neo, vải địa kỹ thuật kết hợp tường cừ, và tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất, với hệ số an toàn từ 1 đến 1.74.
• Hệ thống thoát nước mặt và ngầm đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao độ ổn định mái dốc.
• Giải pháp tường chắn rọ đá kết hợp cọc xi măng đất được đề xuất ưu tiên triển khai do hiệu quả kỹ thuật và kinh tế vượt trội.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thi công giải pháp ưu tiên, giám sát chặt chẽ và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm đảm bảo an toàn giao thông và phát triển bền vững khu vực.

Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật quan trọng cho việc xử lý sạt lở mái dốc trên nền đất yếu, góp phần bảo vệ hạ tầng giao thông và phát triển kinh tế - xã hội vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ SẠT LỞ MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG 1. Tổng quan về đất yếu. Định nghĩa và nguồn gốc hình thành. Nền đất yếu là nền đất có sức chống cắt τ (φ, ϲ) nhỏ, không đủ độ bền và tính nén lún lớn, thường độ rỗng e 0 lớn, độ ẩm tự nhiên lớn ( thường bão hòa nước), mô đun tổng biến dạng bé ( nói chung E0  50daN/ cm2 ).

Do vậy nền đắp trên đất yếu nếu không áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp thì thường dễ mất ổn định hoặc lún nhiều, lún kéo dài ảnh hưởng xấu đến việc khai thác và sử dụng mặt đường và các công trình trên đường. Tùy theo nguyên nhân hình thành, đất yếu có thể có nguồn gốc khoáng vật hoặc nguồn gốc hữu cơ. Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu, loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích ( hàm lượng cơ có thể tới 10-12%) nên có thể có màu nâu đen, xám đen, có mùi. Đối với loại này, được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn ( sét e0  1.5, á sét e0  1), lực dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 0.15 daN/ cm2 trở xuống, góc nội ma sát φ từ 0÷10 0 hoặc lực dính từ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường Cu ≤ 0.

Với đất than bùn còn yếu hơn, e 0 vào khoảng 3÷15; Lực dính C: 0.04 daN/ cm2 , tgφ: 0. Ngoài ra, ở các vùng thung lũng còn có thể hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn ( hệ số rỗng e0 >1. 4 Loại nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loại thực vật phát triển, thối rữa và phân hủy, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật. Loại này thường được gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20-80%, thường có màu đen hay nâu sẫm, cấu trúc không mịn ( vì lẫn các tàn dư thực vật).

Đối với loại này được xác định là đất yếu nếu hệ số rỗng và các đặc trưng sức chống cắt của chúng cũng đạt các trị số như trên. Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo tỷ lệ lượng hữu cơ: o Lượng hữu cơ có từ 20-30%: đất nhiễm than bùn. o Lượng hữu cơ có từ 30-60%: đất than bùn. o Lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.

Một số đặc điểm của nền đất yếu Thuộc loại nền đất yếu thường là đất sét có lẫn nhiều hữu cơ; Sức chịu tải bé (0,5 – 1kG/cm2); Đất có tính nén lún lớn (a> 0,1 cm2/kG); Hệ sô rỗng e lớn (e > 1,0); Độ sệt lớn ( B > 1); Mo đun biến dạng bé (E< 50kG/cm2); Khả năng chống cắt bé (ϕ, c bé), khả năng thấm nước bé; Hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G> 0,8, dung trọng bé. Các loại nền đất yếu thường gặp + Đất sét mềm: gồm các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước, có cường độ thấp; + Bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn (<200μm) ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực; 5 + Than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 – 80%); + Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy. + Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với đặc điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập.

Các hiện tượng sạt lở mái dốc nền đường. Khái niệm sạt lở Sạt lở là hiện tượng mất ổn định và chuyển dịch các khối đất, đá tự nhiên do tác động của các yếu tố chấn động địa chất, mưa lớn, dòng chảy, sóng, biến đổi mực nước và các tác động khác. Xử lý sạt lở là hoạt động nhằm khắc phục, ngăn chặn, hạn chế sạt lở, giữ ổn định bờ sông, suối, bờ biển, đảo; trường hợp không ngăn chặn, hạn chế kịp thời sạt lở sẽ gây ra hoặc có nguy cơ gây ra thiệt hại về tính mạng, tài sản, công trình hạ tầng của nhân dân và Nhà nước [1] 6 Hình 1.1 Vết nứt trên bờ sông Véo- Bình Định Nguồn: Báo tài nguyên môi trường Nạn bờ sông Kôn sạt lở đang diễn tiến nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến 50 hộ dân ở thôn Hòa Trung, xã Bình Tường (huyện Tây Sơn). Đến nay, vệt xâm thực bờ sông đã kéo dài gần 2km và tiếp tục có chiều hướng gia tăng.

Trong đó, xóm 6, 7 và xóm 8 (thôn Hòa Trung) là những nơi bị sạt lở trầm trọng nhất. Để cứu diện tích đất canh tác, hạn chế nạn xâm thực ảnh hưởng đến cuộc sống, nhiều hộ dân sống trong vùng bị ảnh hưởng đã gia cố bờ sông bằng cách trồng tre, trúc, rù rì. Song cũng không ăn thua gì, bởi sau mỗi mùa lũ, tất cả cây cối nằm dọc sông đều bị nước cuốn phăng. Tình trạng bờ sông Kôn qua thôn Hữu Giang- Bình Định.

Nguồn: Báo Tài Nguyên Môi Trường Không khá hơn, tình trạng bờ sông Kôn qua thôn Hữu Giang, hoặc xóm chòm Chài, xóm 2, thôn Tả Giang 1, xã Tây Giang (huyện Tây Sơn) nạn sạt lở cũng diễn ra nghiêm trọng, đe dọa tính mạng và tài sản của trên 50 hộ dân. Theo nhận định của Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh, mùa mưa bão năm 2017 sẽ diễn biến phức tạp, các hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa rất to xảy ra trong thời gian ngắn cùng với thời điểm từ tháng 4 đến 5 năm 2017 mực nước trên các tuyến sông, rạch xuống thấp dễ gây ra hiện tượng sạt lở bờ sông sẽ ảnh hưởng đến địa phương ngay trong các tháng đầu mùa.Sạt lở bờ bao ấp Long Khánh, xã Long Mỹ, huyện Mang Thít, Long An Nguồn: Báo mới Hình 1. Một điểm sạt trượt taluy huyện Bắc Yên, Sơn La. Nguồn: Báo tin tức 9 Hình 1.

Một điểm sạt lở taluy bờ sông ở Bắc Bộ Nguồn: Báo mới 1. Cơ chế sạt lở Cơ chế mất ổn định tổng thể của đường đắp trên đất yếu và đất sét thường xuất hiện dưới dạng khối trượt cong tròn [31]. Vị trí nghiên cứu có địa chất chủ yếu là sét mềm và yếu (chương 2 sẽ nói cụ thể- bảng 2.1), do đó mặt phá hoại sẽ có dạng đường cong. Kết quả phân tích ổn định theo phần mềm PLAXIS 2D v8.6 cho thấy hình dạng mặt trượt nhận được đều có dạng đường cong.

Vị trí sạt lở trên Quốc lộ 80 nằm ở đoạn cong nhất của sông Hậu cùng với lớp đất yếu dày khoảng 18 m, kéo dài đến tận đáy sông, dưới tác động trực tiếp của chủ lưu dòng chảy gây xói sâu ở chân mái dốc. Đây cũng chính là nhân tố gây phá hoại bờ sông Chao Phraya, Thái Lan [32]. Vào mùa khô, mực nước sông Hậu hạ thấp làm giảm tính ổn định của mái dốc, các hoạt động bốc dỡ hàng hóa bằng thuyền cập trực tiếp vào bờ càng đẩy nhanh quá trình xói lở chân mái dốc ở vị trí mặt lớp đất yếu. Khi có sự 10 gia tăng tải trọng tác dụng như lưu lượng xe cộ qua lại lớn và các hoạt động khác của con người dẫn đến trượt sâu và sạt lở tổng thể mái dốc.

Xói lở có thể diễn ra trong suốt mùa lũ với tốc độ dòng chảy lớn tác động vào bờ, tạo điều kiện cho sự phá hoại bờ sông trong mùa khô. Đặc trưng và kích thước hình học của sạt lở đất Sạt lở có những đặc điểm chung là diễn biến rất phức tạp, đa dạng, xảy ra rất nhanh, bất ngờ và là mối nguy hiểm nghiêm trọng, thậm chí là thảm khốc đến tài sản và tính mạng của con ngưới, theo Ủy ban liên kết quốc tế của những nhà kỹ thuật địa chất (IAEG) về sạt lở đất thì những đặc trưng có thể quan sát thể hiện ở Hình 1.6 như sau : (1) Phần đỉnh: nằm phía trên mặt dốc chính. (2) Mặt dốc chính: mặt dốc hình thành sau khi sạt lở, nằm bên trên của khối trượt. (3) Điểm cao nhất của khối trượt: điểm nằm trên cùng của khối trượt, tiếp giáp giữa phần vật liệu bị dịch chuyển đi với mặt dốc chính.

(4) Phần trên của khối trượt: phần nằm giữa phần vật liệu bị dịch chuyển đi với mặt dốc chính. (5) Mặt dốc thứ yếu: mặt dốc nằm trên khối trượt đã xảy ra trước đó, hình thành do nhiều quá trình sạt lở khác nhau. (6) Hình dạng chính của khối trượt: phần vật liệu bị bong ra nằm phủ lên trên bề mặt bị trượt. (7) Phần dưới của khối trượt: phần khối trượt mà đã di chuyển đến chân của mái dốc.

(8) Điểm thấp nhất của khối trượt: điểm nằm ở chân của khối trượt có khoảng cách xa nhất tính từ điểm trên cùng của khối trượt. (9) Chân của khối trượt. (10) Mặt trượt: bề mặt được tạo thành từ biên thấp hơn của khối trượt (11) Chân của mặt trượt: nơi giao nhau giữa phần dưới của mặt trượt và mặt đất tự nhiên khi chưa sạt lở. 11 (12) Mặt phân cách: mặt đất tự nhiên khi chưa sạt lở bây giờ đã bị bao phủ bởi phần dưới của khối trượt.

(13) Khối vật liệu dịch chuyển: khối vật liệu dịch chuyển khỏi vị trí ban đầu của nó. (14) Vùng rỗng: phần diện tích nơi mà khối trượt nằm ở bên dưới mái dốc tự nhiên ban đầu. (15) Vùng tích lũy: phần diện tích nơi mà khối trượt nằm bên trên mái dốc tự nhiên ban đầu. (16) Khoảng trống: phần thể tích được giới hạn bởi mặt dốc chính, khối trượt và mái dốc tự nhiên ban đầu.

(17) Khối trượt: thể tích của khối vật liệu dịch chuyển đi phủ lên mặt trượt nhưng nằm dưới mặt đất tự nhiên ban đầu. (18) Quá trình tích lũy: thể tích của khối vật liệu dịch chuyển nằm bên trên mặt đất tự nhiên ban đầu. (19) Sườn của khối trượt: nơi mà vật liệu không bị xáo trộn nằm liền kề với mặt trượt. (20) Mặt đất tự nhiên ban đầu: bề mặt của mái dốc mà đã tồn tại trước khi sạt lở xảy ra.

12 Bình đồ của sạt lở đất Khối vật liệu dịch 1 chuyển Hình 1.