Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng tính toán ổn định và biện pháp thi công theo nhiều giai đoạn của đê đắp trên nền đất yếu ở đồng bằng sông cửu long

Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng phân tích tính toán ổn định và biện pháp thi công đê đắp trên nền đất yếu tại đồng bằng sông Cửu Long.

• Tác giả: Lê Vương Hoàng Thông
• Người hướng dẫn: TS. Võ Ngọc Hà
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Tính toán ổn định và biện pháp thi công theo nhiều giai đoạn của đê đắp trên nền đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tính toán ổn định

Tính toán ổn định là nội dung trọng tâm của luận văn, tập trung vào việc đánh giá sức chịu tải và độ ổn định của nền đất yếu dưới đê. Các phương pháp tính toán được áp dụng bao gồm lý thuyết về sức chịu tải, phương pháp mặt trượt trụ tròn của Fellenuis, và phương pháp Bishop. Phần mềm Plaxis và Geo-slope được sử dụng để mô phỏng và kiểm chứng kết quả tính toán. Các kết quả cho thấy việc phân đoạn thi công theo thời gian giúp tăng cường độ ổn định của đê thông qua quá trình cố kết đất nền.

1.1. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết bao gồm các phương pháp tính toán sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê, như phương pháp Jocghenxon và Mandel-Salencon. Các phương pháp này được áp dụng để xác định tải trọng an toàn và tải trọng giới hạn của nền đất. Phần mềm Plaxis được sử dụng để mô phỏng các thông số địa chất và tính toán độ ổn định của đê.

1.2. Mô phỏng và kiểm chứng

Phần mềm Plaxis và Geo-slope được sử dụng để mô phỏng quá trình thi công và kiểm chứng kết quả tính toán. Các thông số địa chất được nhập vào mô hình Mohr-Coulomb để phân tích độ ổn định và biến dạng của đê. Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu thực tế từ các công trình tại Đồng Bằng Sông Cửu Long.

II. Biện pháp thi công

Biện pháp thi công được đề xuất trong luận văn tập trung vào việc đắp đê theo nhiều giai đoạn để tăng cường độ ổn định của nền đất yếu. Quá trình thi công được chia thành các giai đoạn nhỏ, mỗi giai đoạn đều có thời gian cố kết để tăng sức chịu tải của nền đất. Phương pháp này giúp giảm thiểu nguy cơ lún sụt và đảm bảo an toàn cho công trình.

2.1. Quá trình cố kết

Quá trình cố kết là yếu tố quan trọng trong việc tăng sức chịu tải của nền đất yếu. Luận văn đề xuất việc thi công đắp đê theo từng giai đoạn, mỗi giai đoạn đều có thời gian cố kết để tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng. Phương pháp này giúp tăng độ bền và ổn định của nền đất.

2.2. Phân đoạn thi công

Phân đoạn thi công là giải pháp hiệu quả để đảm bảo độ ổn định của đê. Luận văn đề xuất việc chia quá trình thi công thành các giai đoạn nhỏ, mỗi giai đoạn đều có thời gian cố kết để tăng sức chịu tải của nền đất. Phương pháp này giúp giảm thiểu nguy cơ lún sụt và đảm bảo an toàn cho công trình.

III. Đê đắp trên nền đất yếu

Đê đắp trên nền đất yếu là thách thức lớn trong xây dựng tại Đồng Bằng Sông Cửu Long. Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu đặc điểm địa chất và cơ lý của nền đất yếu, từ đó đề xuất các giải pháp thi công phù hợp. Các loại đất yếu như bùn sét, bùn á sét, và đất than bùn được phân tích kỹ lưỡng để đưa ra các biện pháp xử lý hiệu quả.

3.1. Đặc điểm địa chất

Đặc điểm địa chất của Đồng Bằng Sông Cửu Long được phân tích chi tiết, bao gồm các tầng trầm tích Holoxen và Pleixtoxen. Các loại đất yếu như bùn sét, bùn á sét, và đất than bùn được nghiên cứu để đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp.

3.2. Đặc tính cơ lý

Đặc tính cơ lý của nền đất yếu được phân tích thông qua các thí nghiệm nén ba trục và nén cố kết. Các kết quả thí nghiệm được sử dụng để xác định sức chịu tải và độ ổn định của nền đất, từ đó đề xuất các biện pháp thi công phù hợp.

IV. Kỹ thuật xây dựng

Kỹ thuật xây dựng được đề cập trong luận văn bao gồm các phương pháp thi công đê đắp trên nền đất yếu. Các phương pháp như xáng cạp và xáng thổi được sử dụng để đắp đê, kết hợp với quá trình cố kết để tăng độ ổn định của nền đất. Luận văn cũng đề xuất các giải pháp quản lý thi công để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.

4.1. Phương pháp thi công

Các phương pháp thi công như xáng cạp và xáng thổi được sử dụng để đắp đê trên nền đất yếu. Phương pháp này giúp đảm bảo độ ổn định của nền đất thông qua quá trình cố kết.

4.2. Quản lý thi công

Quản lý thi công là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình. Luận văn đề xuất các giải pháp quản lý thi công để giảm thiểu rủi ro và đảm bảo tiến độ thi công.

V. An toàn công trình

An toàn công trình là mục tiêu quan trọng trong xây dựng đê đắp trên nền đất yếu. Luận văn tập trung vào việc đánh giá các yếu tố rủi ro và đề xuất các biện pháp đảm bảo an toàn cho công trình. Các giải pháp bao gồm việc sử dụng phần mềm mô phỏng để dự đoán các tình huống nguy hiểm và đề xuất các biện pháp phòng ngừa.

5.1. Đánh giá rủi ro

Đánh giá rủi ro là bước quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình. Luận văn sử dụng phần mềm mô phỏng để dự đoán các tình huống nguy hiểm và đề xuất các biện pháp phòng ngừa.

5.2. Biện pháp phòng ngừa

Các biện pháp phòng ngừa được đề xuất bao gồm việc sử dụng phần mềm mô phỏng để dự đoán các tình huống nguy hiểm và đề xuất các biện pháp phòng ngừa. Các giải pháp này giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT NỀN DỌC THEO CÁC TUYẾN ĐÊ 1. Đặc điểm địa chất công trình ở Đồng bằng sông Cửu Long: - Đồng Bằng Sông Cửu Long được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông, cùng với dòng chảy mang phù sa của các sông ra biển (sông Cửu Long, sông Vàm Cỏ). Tầng đất sét chủ yếu là trầm tích châu thổ, trầm tích bờ, vũng vịnh được tạo thành từ niên kỷ thứ tư. Có dạng bồn trũng theo hướng Đông Bắc-Tây Nam, trung tâm bồn trũng có thể là vùng kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu.

Vây quanh vùng trung tâm là các vùng cánh của bồn trũng và xa hơn là các đới nâng cao của móng đá lộ ra ở Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh (miền Đông Nam Bộ) bên kia là núi đá ở Hà Tiên, An Giang, vịnh Thái Lan. - Địa hình có đặc điểm chung là bằng phẳng, cao độ 0,5-1,5m, hơi nghiêng ra biển với độ dốc không đáng kể. Trầm tích Đồng Bằng Sông Cửu Long thuộc loại trầm tích trẻ, trong đó trầm tích Holoxen và trầm tích Pleixtoxen bao phủ hầu như khắp bề mặt đồng bằng với chiều dày tầng đất sét yếu từ vài mét đến vài chục mét. - Hiện nay hầu hết các công trình xây dựng ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đều thuộc loại vừa và nhỏ do đó có tải trọng của các công trình truyền xuống đất nền đều tựa trên tầng trầm tích trẻ Holoxen.

Theo các kết quả khảo sát địa chất cho thấy lớp trầm tích trẻ Holoxen chứa chủ yếu là các dạng đất yếu như bùn sét, bùn á sét, bùn á cát, sét từ dẻo mềm đến chảy, đất than bùn. Do đó, việc nghiên cứu sự phân bố và đặc tính của lớp đất yếu này là cơ sở khoa học để có biện pháp xử lý gia cố nền hợp lý, phục vụ cho công tác xây dựng đạt hiệu quả cao. Tầng trầm tích Holoxen QIV được phân chia thành 3 bậc: - Bậc Holoxen dưới QIV1-2 gồm cát vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ, phủ trên tầng đất sét loang lỗ Pleixtoxen, chiều dày tới 12 m. - Bậc Holoxen giữa QIV2 gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng, chiều dày từ 10-70 m.

- Bậc Holoxen trên QIV3 gồm các tầng trầm tích khác nhau về điều kiện tạo thành, thành phần vật chất, tuổi và điều kiện phân bố: -4- - Tầng trầm tích biển, sông biển hỗn hợp và sinh vật mQIV3, mabQIV3 gồm các hạt mịn, bùn sét hữu cơ. - Tầng trầm tích sinh vật, đầm lầy bamQIV3 gồm bùn sét hữu cơ, than bùn. - Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp sinh vật ambQIV3 gồm bùn sét hữu cơ. - Tầng bồi tích aQIV3 gồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc bùn sét hữu cơ.

- Chiều dày tạo thành trầm tích Holoxen trên biến đổi từ 9-20 m. Toàn bộ chiều dày trầm tích Holoxen đạt tới 100 m. Tầng bồi tích cổ Pleixtoxen: - Miền châu thổ sông Cửu Long và các chi lưu của nó đã bồi đắp nên vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long phì nhiêu. Tầng phù sa bồi tích ở đây gồm 5 tập hạt mịn xen kẻ với 3-5 tập hạt thô, mỗi tập tương ứng với Pleitoxen thượng, trung, hạ.

- Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ 1-2 m đến chày dày 40-45 m, phân bổ theo chiều sâu nền đất yếu. Các hạt thô được đặc trưng bởi chiều dày thay đổi từ 4-85 m. Đặc trưng cơ lý đất nền ở Đồng bằng sông Cửu Long: 1. Phân bố đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long: Dựa vào đặc trưng thành phần thạch học, chiều dày của tầng đất yếu, tính chất địa chất công trình, địa chất thủy văn trong toàn vùng có thể chia làm 5 khu vực có hiện diện đất yếu như sau [2]: a.

Khu vực I: - Khu đất sét màu xám nâu, xám vàng (bmQIV) bao gồm các loại đất sét, á sét màu xám nâu, có chỗ đất mềm nằm gối lên trên trầm tích nén chặt QI-II có chiều dày không quá 5 m. - Khu vực này thuộc đồng bằng tích tụ, có chỗ trũng lầy nội địa, cao độ 1-3 m. Nước dưới đất gặp ở độ sâu 1-5 m. Nước ở đây có tính ăn mòn acid và ăn mòn Sulfat.

- Khi xây dựng công trình ở vùng này, cần chú ý các hiện tượng địa cơ: lầy hóa, lún ướt công trình. Khu vực II: Bao gồm các loại đất yếu: bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (a, amQ IV) xen kẹp với các lớp á cát.1: Bản đồ phân vùng đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long. - Lớp IIa: + Bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp, tựa lên trên nền sét chặt QI-III, chiều dày không quá 20 m .Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao từ 1-1,5 m đến 3-4m. Mực nước ngầm cách mặt đất 0,5-1 m, nước có hoạt tính -6- có khả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép.

+ Khi thiết kế và thi công công trình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảng hưởng của các hiện tương: lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào long sông, lún ướt công trình. - Lớp IIb: Khu vực này thường gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp, chiều dày tầng đất yếu có thể đạt tới 80 m. - Lớp IIc: + Trong thực tế xây dựng công trình gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp gối lên trên nền đất sét chặt QI-III chiều dày không quá 25 m. Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao từ 1-1,5 m đến 3-4 m.

Mực nước ngầm cách mặt đất 0,5-1m, nước có hoạt tính có khả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép. + Khi thiết kế và thi công công trình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảnh hưởng của các hiện tượng: lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào lòng sông, lún ướt công trình. - Lớp IId: Ở phân khu này thường gặp các dạng đất nền yếu như trường hợp các phân khu IIa, IIb, IIc đã nêu ở trên. Bề dày tầng đất yếu nhỏ hơn 30m.

Khu vực III: Đất nền trong khu vực này bao gồm các dạng như: cát hạt mịn, á cát, xen kẹp ít bùn á sét, chúng được chia thành các phân khu như sau: - Lớp IIIa: Đất nền thường gặp ở đây chủ yếu là các loại á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (m, am, abmQIV), chúng nằm trực tiếp trên nền trầm tích nén chặt QI-III. Chiều dày tầng trầm tích yếu ở đây không quá 60 m. Địa hình ở khu vực này là đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độ cao từ 1-2 m đến 5-7 m. Mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0,5-2 m, nước có tính ăn mòn.

Khi xây dựng công trình ở đây cần có các biện pháp hợp lý để phòng trách hiện tượng cát chảy và xói ngầm. -7- - Lớp IIIb: Đất ở phân khu này củng có những đặc trưng giống như phân khu IIIa nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 40 m. - Lớp IIIc: Nền đất yếu ở đây có các tính chất, đặc trưng giống như IIIa, IIIb nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 25 m. Khu vực IV: Nền đất yếu ở khu vực này thường gặp các loại điển hình là đất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi và á cát, chúng cũng được chia thành các phân khu như sau : - Lớp IVa: + Các loại đất thường gặp là: đất than bùn, sét, bùn á sét (mbQIV ), chúng thuộc tầng đất yếu Holoxen có chiều dày không quá 25 m, gối lên trên nền trầm tích chặt QI-III.

+ Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ sinh vật biển có cao độ từ 1m đến 1,5 m. + Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, nước có tính ăn mòn hoá học đối với kết cấu công trình. Khi xây dựng công trình trên khu vực này cần chú ý giải quyết các ảnh hưởng lầy hóa đến chảy nhão của đất nền và hiện tương lún ướt công trình. - Lớp IVb: + Đất yếu ở đây bao gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét (abmQIV), thuộc tầng Holoxen, chiều dày của chúng không quá 50 m phủ trên tầng trầm tích QI-III và N2.

+ Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ trũng lầy, cửa sông bị luồn lạch chia cắt rất mãnh liệt. Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, nước có hoạt tính ăn mòn cao. Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy sông, hiện tượng lầy hóa. Khu vực V: - Đất yếu khu vực này thường gặp là bùn á sét, bùn á cát ngập nước.

Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ, trũng lầy, dạng vịnh, cửa sông. -8- - Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, chịu ảnh hưởng của chế độ thủy triều, nước có tính ăn mòn hóa học. Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy sông, hiện tượng lầy hóa. Đặc trưng cơ lý đất yếu bão hòa nước ở Đồng bằng sông Cửu Long: - Các lớp đất chính thường gặp là những loại đất sét hữu cơ và sét không hữu cơ có trạng thái độ sệt khác nhau.

Ngoài ra còn gặp những lớp cát, sét bùn lẫn vỏ sò và sạn Laterit, trong lớp đất sét còn gặp các vệt các mỏng. - Dựa vào kết quả khảo sát trong phạm vi độ sâu khoảng 30 m trở lại của những công trình thủy lợi thuộc tỉnh Long An, Tiền Giang, Cửu Long, Hậu Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, …có thể phân chia các lớp đất nền như sau [15]: + Lớp đất ở trên mặt: Dày vào khoảng 0,5-1,5 m, gồm những loại đất sét hạt bụi đến sét cát, có màu xám nhạt đến vàng xám. Có nơi là bùn sét hữu cơ màu xám đen. Lớp này có nơi nằm trên mực nước ngầm, có nơi nằm dưới mực nước ngầm.

+ Lớp sét hữu cơ: Nằm dưới lớp mặt là lớp sét hữu cơ, có chiều dày thay đổi. Lớp sét hữu cơ thường có màu xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt. Ở các lớp gần mặt đất còn có những khối hữu cơ ở dạng than bùn.