CHƯƠNG 1 SỰ CẦN THIẾT CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1. Ý NGHĨA, TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU: [9] Hệ thống giao thông vận tải khu vực đồng bằng sông Cửu Long với 40.932 Km đường bộ, nếu hình thành được một hệ thống giao thông đồng bộ, liên hoàn và kết hợp các hình thức vận tải sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội. Nhưng hạ tầng giao thông vận tải khu vực ĐBSCL hiện vẫn còn trong tình trạng kém, chưa đồng bộ, hiệu quả đầu tư chưa cao. Một trong những nguyên nhân quan trọng là việc xây dựng trên vùng đất yếu, chưa có giải pháp mạnh mẽ trong việc xử lý, gia cố nên thường mất ổn định nền đường nhất là mùa mữa, lũ.
Đồng Tháp là tỉnh thuộc khu vực ĐBSCL với đặc điểm giao thông vận tải giữ vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy kinh tế xã hội phát triển. Vì vậy, Nghị quyết Đại hội Đại biểu lần thứ IX Đảng bộ tỉnh Đồng Tháp đã xác định: “Tập trung phát triển kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội, trọng tâm là giao thông, tạo nền tảng cho kinh tế phát triển nhanh, toàn diện và bền vững”. Nguồn vốn đầu tư tăng theo từng năm, quy hoạch giai đoạn năm 2010 – 2020 sẽ đầu tư khoảng 21. Trung ương sẽ tiếp tục đầu tư một số công trình quan trọng như Quốc lộ 30 giai đoạn 2, Tuyến Đường N1, Đường Hồ Chí Minh, tuyến đường cấp cao An Hữu - Cao Lãnh, cầu Cao Lãnh, cầu Vàm Cống.Với số vốn đầu tư khá lớn nhưng do đặc thù các công trình giao thông nằm trên nền đất yếu, chưa áp dụng công nghệ tiên tiến, chưa khảo sát, đánh giá đúng mức tình hình phức tạp của địa chất, chưa đề cập nhiều giải pháp ổn định nền đường nên hiệu quả đầu tư chưa.
Vì vậy, việc khảo sát, tính toán và đánh giá sự ảnh hưởng của các nhân tố đến độ ổn định tổng thể của nền đường, nhất là việc khảo sát quy luật biến thiên của hệ số ổn định nhỏ nhất, quy luật thay đổi cung trượt, tâm trượt nguy hiểm nhất. Từ đó, có cơ sở thiết kế, kiểm tra, đề ra những giải pháp ổn định tổng thể nền đường là yêu cầu hết sức cần thiết trong giai đoạn hiện nay của tỉnh Đồng Tháp nói riêng và ĐBSCL nói chung. Trên cơ sở những phân tích trên, việc nghiên cứu hệ thống hóa nguyên nhân và cơ chế gây mất ổn định nền đường liên quan đến những vấn đề sau: - Nguyên nhân gây ra mất ổn định nền đường; Học viên: Nguyễn Trường Giang -9- HDKH: PGS. Lã Văn Chăm Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Giao thông vận tải - Cơ chế gây mất ổn định nền đường; - Phương pháp phân tích ổn định mái dốc; - Khảo sát sự biến thiên hệ số ổn định, cung trượt và tâm trượt nguy hiểm.
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu sự ảnh hưởng đất đắp, đất nền tự nhiên và ảnh hưởng nước mặt đến sự ổn định tổng thể của nền đường. Xây dựng toán đồ quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng và hệ số ổn định nhỏ nhất của nền đường. Từ đó, có cơ sở khoa học trong việc nghiên cứu chuyên sâu cũng như việc lập các dự án, thiết kế kỹ thuật thi công và xử lý sự cố mất ổn định nền đường trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp nói riêng và khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: Khảo sát sự ảnh hưởng của các nhân tố nền đường tự nhiên, nền đắp, nước mặt đến sự biến thiên của hệ số ổn định tổng thể của nền đường, sự thay đổi cung trượt, tâm trượt nguy hiểm nhất.
Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học áp dụng khảo sát, tính toán, thiết kế những công trình giao thông trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long với địa hình, địa chất tương tự. Nội dung chủ yếu: - Điều tra, khảo sát chế độ thủy văn, địa chất nền đường và chỉ tiêu cơ lý của đất đắp nền đường trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp; - Nghiên cứu, khảo sát sự ảnh hưởng các nhân tố đến quy luật biến thiên của độ ổn định tổng thể của nền đường, vị trí cung trượt, tâm trượt nguy hiểm nhất; - Từ kết quả nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả đầu tư, đảm bảo độ ổn định tổng thể nền đường và giải quyết các sự cố công trình trong tương lai. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Điều tra, khảo sát chế độ thủy văn, địa chất nền đường và chỉ tiêu cơ lý của đất đắp nền đường trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp. Áp dụng chương trình tính toán độ ổn định tổng thể nền đường dựa trên phương pháp mặt trượt trụ tròn phân mảnh bằng bảng tính Excel.
Áp dụng phần mềm Slope/W tính toán, đối chiếu, kiểm tra kết quả chương trình tính toán bằng bảng tính Excel. Học viên: Nguyễn Trường Giang -10- HDKH: PGS. Lã Văn Chăm Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Giao thông vận tải 1. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN: Đề tài nghiên cứu là kết quả của quá trình thu thập số liệu về địa chất, thủy văn và các giải pháp xây dựng công trình trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp.
Trên cơ sở các phương pháp tính toán ổn định mái dốc, lựa chọn phương pháp trụ tròn phân mảnh tính toán ổn định của mái dốc. Xây dựng các toán đồ quan hệ giữa hệ số ổn định nhỏ nhất và các nhân tố ảnh hưởng. Xác định vị trí cung trượt nguy hiểm nhất từng trường hợp, nhận xét và tổng hợp vị trí tâm trượt của mỗi yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ổn định. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu, tính toán, phân tích độ ổn định nền đường cũng như cơ sở để tiến hành lập dự án, thiết kế kỹ thuật và xử lý sự cố công trình nền đường liên quan đến mất ổn định độ tổng thể của nền đường công trình giao thông trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp nói riêng và khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung.
Học viên: Nguyễn Trường Giang -11- HDKH: PGS. Lã Văn Chăm Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Giao thông vận tải CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ VIỆC NGHIÊN CỨU CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ NỀN ĐƯỜNG 2. TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÙNG ĐBSCL:[6] Hình 2.1 Bản đồ các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long ĐBSCL là một bộ phận của châu thổ sông Mê Kông có diện tích 39.734 Km², phía Bắc giáp Campuchia, phía Tây Nam là vịnh Thái Lan, phía Đông Nam là Biển Đông. Vùng ĐBSCL được hình thành từ những trầm tích phù sa và bồi dần qua những kỷ nguyên thay đổi mực nước biển, qua từng giai đoạn kéo theo sự hình thành những giồng cát dọc theo bờ biển.
Những hoạt động hỗn hợp của sông và biển đã hình thành những vạt đất phù sa phì nhiêu dọc theo đê ven sông lẫn một số giồng cát ven biển và đất phèn trên trầm tích đầm mặn trũng thấp như vùng Đồng Tháp Mười, tứ giác Long Xuyên – Hà Tiên, Tây Nam sông Hậu, bán đảo Cà Mau. Đất yếu khu vực ĐBSCL chia thành ba khu vực: Khu vực đất yếu dày 1-30m, bao gồm các vùng ven TP.Hồ Chí Minh, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây, Học viên: Nguyễn Trường Giang -12- HDKH: PGS. Lã Văn Chăm Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Giao thông vận tải Vàm Cỏ Đông, phía Tây Đồng Tháp Mười, rìa vùng Bảy Núi cho tới vùng ven biển Hà Tiên, rìa Đông Bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên Hòa. Khu vực đất yếu dày từ 5-30m phân bố cận khu vực trên, chiếm đại bộ phận đồng bằng và khu trung tâm Đồng Tháp Mười.
Khu vực đất yếu dày từ 15-300m chủ yếu khu vực tỉnh Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre tới vùng duyên hải tỉnh Tiền Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng. Nguồn gốc của các tầng đất yếu đều là loại trầm tích châu thổ, trầm tích bờ, vũng vịnh đều thuộc vào trầm tích kỷ thứ tư. Các dạng trầm tích thường là các loại bùn, đất dính có trạng thái từ dẻo mềm đến chảy và cát nhỏ bão hòa. Về đặc điểm cấu tạo thì các vỉa đất yếu thường gồm nhiều lớp đất tạo thành và không đồng nhất.
Ở miền đồng bằng, cấu tạo vỉa đất yếu khá phức tạp. Các lớp đất yếu thường nằm xen kẽ nhau, hoặc xen kẽ giữa các lớp có khả năng chịu lực tốt. TỔNG QUAN ĐỊA CHẤT KHU VỰC TỈNH ĐỒNG THÁP: [9][10] Đồng Tháp là một trong 13 tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long, diện tích tự nhiên là 3.374,08Km2, địa giới của tỉnh nằm trên 2 vùng là vùng Đồng Tháp Mười và vùng giữa sông Tiền, sông Hậu. Địa hình tương đối bằng phẳng, với độ cao phổ biến 1-2m so với mặt biển.
Vùng Đồng Tháp Mười phía bắc sông Tiền nơi cao nhất không quá 4m và nơi thấp nhất chỉ có 0,7m. Vùng phía Nam, nằm kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu, có địa hình lòng máng dốc từ hai phía sông vào giữa với độ cao 0,8-1,0m. Do địa hình thấp nên mùa lũ hàng năm thường bị ngập nước khoảng 1m. Mùa lũ ở tỉnh Đồng Tháp kéo dài từ tháng 7 đến tháng 11 do dòng lũ từ biên giới Campuchia.
Mùa kiệt thường kéo dài từ tháng 12 đến tháng 5, kiệt nhất là vào tháng 4. Trong điều kiện lũ trung bình độ sâu ngập lớn nhất khoảng 3,25m. Khu vực phía Bắc ngập sâu 3-4m, phía Nam ngập sâu 1-2m. Khu vực ở phía Bắc thời gian ngập từ 3-4 tháng, diện tích còn lại của tỉnh ngập từ 1-3 tháng.
Lịch sử phát triển địa chất của tỉnh Đồng Tháp với sự thành tạo của trầm tích Pleistocen hay phù sa cổ và trầm tích Holocen hay phù sa mới qua quá trình bồi lắng trầm tích biển và phù sa của sông Cửu Long. Phù sa cổ (trầm tích PleistocenI) phân bố dọc theo biên giới Việt Nam – Campuchia phù sa cổ nằm rất nông, cách mặt đất khoảng một vài mét hoặc lộ ra thành những giồng hoặc gò và chìm dần Học viên: Nguyễn Trường Giang -13- HDKH: PGS. Lã Văn Chăm Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Giao thông vận tải dưới phù sa mới. Phù sa mới (trầm tích Holoxen) Vật liệu trầm tích gồm các lớp sét xám xanh, xám trắng hoặc nâu và cát.
Phù sa mới gồm 2 cấu trúc lớp sét mặn màu xám xanh nằm bên dưới và các trầm tích nước lợ hoặc ngọt phủ bên trên. Tạo nên một nền đất yếu phủ ngay trên có độ dày 20-30m, phần lớn chứa chất hữu cơ có độ ẩm tự nhiên cao hơn giới hạn chảy và các chỉ tiêu cơ học đều có giá trị thấp. TỔNG QUAN VỀ CTGT TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH ĐỒNG THÁP: [9] Hình 2.