Luận Văn Thạc Sĩ: Khả Năng Hóa Lỏng Nền Đê Hữu Hồng Hà Nội Khi Chịu Tải Trọng Động Đất

• Tác giả: Nguyễn Văn Minh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hồng Nam
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng hóa lỏng nền đê Hữu Hồng khu vực Hà Nội khi chịu tác dụng của tải trọng động đất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của Đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Nội dung nghiên cứu
• 0.4. Đối tượng nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Các kết quả dự kiến đạt được
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HÓA LỎNG ĐÊ SÔNG
• 1.1. Khái quát về hóa lỏng nền đê sông do động đất trên thế giới
• 1.2. Định nghĩa về động đất
• 1.3. Các đặc trưng cơ bản của động đất
• 1.4. Hiện tượng hóa lỏng nền đê sông trên thế giới
• 1.5. Khái quát về hệ thống đê sông Hồng và lịch sử động đất tại khu vực Hà Nội
• 1.5.1. Đặc điểm sông Hồng
• 1.5.2. Đặc điểm địa hình, địa chất đê sông Hồng khu vực Hà Nội
• 1.5.3. Động đất ở Việt Nam. Lịch sử động đất tại khu vực Hà Nội
• 1.6. Một số vấn đề cần nghiên cứu
• 1.7. Tóm tắt chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA LỎNG
• 2.1. Cơ sở lý thuyết hóa lỏng nền do động đất
• 2.2. Khái quát về hiện tượng hóa lỏng
• 2.3. Cơ chế hình thành hóa lỏng
• 2.4. Các tiêu chí đánh giá tính nhạy hóa lỏng của đất
• 2.5. Các phương pháp đánh giá hóa lỏng nền
• 2.5.1. Quy trình đơn giản của Seed và Idriss (1971)
• 2.5.2. Tỉ số kháng chu kỳ CRR (Cyclic Resistance Ratio)
• 2.5.3. Tính CRR theo sức kháng xuyên côn CPT
• 2.5.4. Tỉ số ứng suất chu kỳ CSR (Cyclic Stress Ratio)
• 2.5.5. Hệ số an toàn chống hóa lỏng FS (Factor of Safety)
• 2.6. Phương pháp số tính toán khả năng hóa lỏng nền
• 2.6.1. Giới thiệu về phần mềm Geo - Slope
• 2.6.2. Cơ sở lý thuyết của phần mềm Seep/w
• 2.6.3. Cơ sở lý thuyết của Quake/w. Trình tự tính toán
• 2.7. Tóm tắt chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO TÍNH TOÁN HÓA LỎNG CHO CÔNG TRÌNH ĐÊ HÀ NỘI
• 3.1. Giới thiệu về công trình đê Hà Nội
• 3.2. Đánh giá tính nhạy hóa lỏng đê hữu Hồng đoạn Tiên Tân- Thanh Trì
• 3.2.1. Khái quát về đê hữu Hồng đoạn Tiên Tân- Thanh Trì
• 3.2.2. Đánh giá tính nhạy hóa lỏng của đất rời
• 3.2.3. Đánh giá tính nhạy hóa lỏng của đất dính
• 3.3. Đánh giá tính nhạy hóa lỏng đê hữu Hồng đoạn K73+500-K74+100 theo quy trình đơn giản Seed và Idriss (1971)
• 3.3.1. Các tài liệu tính toán
• 3.3.2. Vị trí tính toán
• 3.3.3. Kết quả tính toán hóa lỏng đánh giá tính nhạy hóa lỏng đê hữu Hồng đoạn K73+500-K74+100 theo quy trình đơn giản Seed và Idriss (1971)
• 3.3.4. Đánh giá khả năng hóa lỏng nền theo quy trình đơn giản Seed và Idriss (1971)
• 3.4. Kết quả tính toán khả năng hóa lỏng đê hữu Hồng đoạn K73+500-K74+100 theo phương pháp phần tử hữu hạn Quake/w 2007
• 3.4.1. Kết quả tính toán hóa lỏng mặt cắt 1-1 tại KM73+750
• 3.4.2. Kết quả tính khả năng hóa lỏng của các mặt cắt bằng phần mềm Quake/w
• 3.4.3. Đánh giá khả năng hóa lỏng nền theo phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm Quake/w 2007
• 3.5. Giải pháp thiết kế kháng hóa lỏng tăng cường ổn định đê khi có động đất
• 3.5.1. Mục đích và giải pháp
• 3.5.2. Cọc đất xi măng
• 3.6. Tóm tắt chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

I. Nền đê Hữu Hồng và hiện tượng hóa lỏng

Nền đê Hữu Hồng là một trong những công trình quan trọng bảo vệ thành phố Hà Nội. Hiện tượng hóa lỏng nền đê xảy ra khi đất bão hòa nước mất độ bền do tác động của động đất, dẫn đến sự mất ổn định của công trình. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá khả năng hóa lỏng của nền đê dưới tác động của động đất, đặc biệt là tại khu vực Hà Nội. Các yếu tố như địa chất, địa hình, và mực nước ngầm được xem xét để phân tích nguy cơ hóa lỏng.

1.1. Đặc điểm địa chất và địa hình

Nền đê Hữu Hồng được hình thành từ các lớp đất bồi tích, chủ yếu là cát và sét. Các lớp cát dày dễ bị hóa lỏng khi có động đất mạnh. Địa hình khu vực Hà Nội có sự biến đổi phức tạp do hoạt động kiến tạo, tạo ra các tầng đất yếu và thông nước. Sự hiện diện của các tầng cát pha và cát bụi làm tăng nguy cơ hóa lỏng. Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân tích địa kỹ thuật để đánh giá tính nhạy hóa lỏng của đất nền đê.

1.2. Tác động của động đất

Động đất là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng hóa lỏng. Hà Nội nằm trong vùng có nguy cơ động đất cấp 8, với các trận động đất mạnh có thể đạt 6.1-6.5 độ Richter. Các đứt gãy sâu như sông Hồng và sông Chảy ảnh hưởng trực tiếp đến nền đê. Nghiên cứu này phân tích tác động của động đất đến khả năng hóa lỏng, sử dụng các mô hình động đất và phương pháp tính toán phần tử hữu hạn.

II. Phương pháp nghiên cứu và đánh giá

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân tích địa kỹ thuật và phương pháp số để đánh giá khả năng hóa lỏng của nền đê. Các phương pháp bao gồm quy trình đơn giản của Seed và Idriss (1971) và phần mềm Quake/w 2007. Các yếu tố như tỉ số kháng chu kỳ (CRR), tỉ số ứng suất chu kỳ (CSR), và hệ số an toàn (FS) được tính toán để xác định nguy cơ hóa lỏng.

2.1. Quy trình Seed và Idriss

Quy trình đơn giản của Seed và Idriss (1971) là phương pháp phổ biến để đánh giá khả năng hóa lỏng. Phương pháp này dựa trên việc so sánh giữa CRR và CSR để xác định hệ số an toàn. Nghiên cứu áp dụng quy trình này để đánh giá tính nhạy hóa lỏng của đất nền đê tại các đoạn Tiên Tân và Thanh Trì. Kết quả cho thấy các đoạn đê có nguy cơ hóa lỏng cao khi có động đất mạnh.

2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn

Phần mềm Quake/w 2007 được sử dụng để mô phỏng tác động của động đất đến nền đê. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết sự phân bố ứng suất và biến dạng trong đất. Kết quả mô phỏng cho thấy các vị trí có nguy cơ hóa lỏng cao, đặc biệt là tại các lớp cát dày. Phương pháp này cũng giúp đề xuất các giải pháp thiết kế kháng hóa lỏng.

III. Giải pháp và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp thiết kế kháng hóa lỏng để tăng cường ổn định cho nền đê. Các giải pháp bao gồm sử dụng cọc đất xi măng và cải thiện điều kiện địa chất. Các giải pháp này được áp dụng thực tế tại các đoạn đê có nguy cơ hóa lỏng cao, giúp giảm thiểu thiệt hại do động đất gây ra.

3.1. Cọc đất xi măng

Cọc đất xi măng là một trong những giải pháp hiệu quả để tăng cường độ bền của nền đê. Cọc được thi công bằng cách trộn đất với xi măng, tạo ra một lớp đất cứng có khả năng chống lại hiện tượng hóa lỏng. Nghiên cứu đề xuất sử dụng cọc đất xi măng tại các đoạn đê có nguy cơ hóa lỏng cao, đặc biệt là tại các lớp cát dày.

3.2. Cải thiện điều kiện địa chất

Cải thiện điều kiện địa chất là một giải pháp quan trọng để giảm nguy cơ hóa lỏng. Các biện pháp bao gồm gia cố nền đê bằng vật liệu có độ bền cao và kiểm soát mực nước ngầm. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp cải thiện địa chất tại các đoạn đê xung yếu, giúp tăng cường ổn định và an toàn cho công trình.