I. Đặt vấn đề
Tình hình sạt lở bờ sông tại tỉnh Đồng Tháp đang diễn ra phức tạp, gây thiệt hại lớn về tính mạng và tài sản của người dân. Tỉnh Đồng Tháp, nằm ở đầu nguồn sông Cửu Long, có hai con sông lớn là Sông Tiền và Sông Hậu, đóng vai trò quan trọng trong giao thông, cung cấp nước ngọt và phù sa cho nông nghiệp. Tuy nhiên, từ năm 2005 đến 2014, có 84 đoạn bờ sông bị sạt lở, với tổng chiều dài lên đến 703 km, ảnh hưởng đến 18.854 hộ dân. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do đặc điểm địa chất yếu của nền đất, cùng với sự tác động của nước ngầm, dẫn đến các hiện tượng xói ngầm và cát chảy. Việc nghiên cứu và áp dụng các biện pháp bảo vệ bờ sông là cần thiết để giảm thiểu thiệt hại do sạt lở gây ra.
II. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
Nghiên cứu về sức chịu tải của móng nông trên nền đất không đồng nhất đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Các công thức tính toán như của Prandlt và Terzaghi đã được phát triển, nhưng gặp nhiều hạn chế khi áp dụng cho nền đất phức tạp. Nghiên cứu gần đây đã áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để xác định sức chịu tải và cơ cấu trượt của nền đất. Kỹ thuật tối ưu hóa cũng được sử dụng để cải thiện độ chính xác trong tính toán. Việc áp dụng các phương pháp này vào thực tiễn tại Đồng Tháp sẽ giúp xác định được các giải pháp hiệu quả trong việc chống sạt lở bờ sông.
III. Tính cấp thiết của đề tài
Việc tính toán sức chịu tải của nền đất thường dựa vào các công thức truyền thống, nhưng không phù hợp với nền đất phức tạp tại Đồng Tháp. Các thuật toán số dựa trên lý thuyết phân tích giới hạn đã được đề xuất để khắc phục vấn đề này. Phương pháp phần tử hữu hạn trơn dựa trên cạnh được áp dụng để tối ưu hóa quá trình tính toán, giúp xác định cơ cấu trượt và tải trọng giới hạn. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn trong việc thiết kế và thẩm định các công trình xây dựng bờ kè, nhằm giảm thiểu rủi ro do sạt lở bờ sông.
IV. Mục tiêu nội dung và phương pháp nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là phát triển phương pháp phân tích giới hạn cho các bài toán địa kỹ thuật tại Đồng Tháp. Nội dung nghiên cứu bao gồm việc phân tích giới hạn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn trơn và chương trình nón bậc hai để xác định cơ cấu trượt và hệ số an toàn của mái dốc bờ sông. Phương pháp luận sẽ được áp dụng để rời rạc hóa bài toán và lập trình tính toán bằng ngôn ngữ Matlab. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp các khuyến cáo cho việc thiết kế và thẩm định các công trình xây dựng bờ sông, nhằm đảm bảo an toàn và ổn định cho khu vực.
V. Tổng quan lý thuyết
Lý thuyết phân tích giới hạn được áp dụng để xác định tải trọng sụp đổ và cơ chế phá hủy của kết cấu. Các định lý cận trên và cận dưới được sử dụng để phân tích bài toán tải giới hạn. Việc áp dụng lý thuyết này giúp xác định trạng thái của cấu kiện khi sụp đổ và cơ chế phá hủy tương ứng. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về ứng xử của đất và các yếu tố ảnh hưởng đến sạt lở bờ sông, từ đó đề xuất các giải pháp hiệu quả trong việc chống sạt lở.
