Luận Văn Thạc Sĩ Về Phân Tích Ổn Định Công Trình Kè Sông Trên Đất Yếu Tại Chợ Cá Phường 2, Tân An

Luận văn thạc sĩ phân tích phân tích ổn định công trình kè sông trên đất yếu theo phân kỳ đầu tư tại chợ cá phường 2 thành phố, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Công Nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Phân Tích Ổn Định Kè Sông Trên Đất Yếu Tại Chợ Cá Phường 2, Tân An
• Loại tài liệu: luận văn
• Địa điểm: Tân An

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ CHO CÔNG TRÌNH VEN SÔNG HIỆN NAY
• 1.1. Nguyên nhân dẫn đến sạt lở ở khu vực ĐBSCL hiện nay
• 1.1.1. Do địa chất vùng bờ
• 1.1.2. Do thủy triều
• 1.1.3. Do ảnh hưởng bởi lũ
• 1.1.4. Do hoạt động của tàu thuyền
• 1.1.5. Do hoạt động khác của con người
• 1.2. Các giải pháp chống sạt lở thường làm ở ĐBSCL hiện nay
• 1.2.1. Rọ đá
• 1.2.2. Cừ ván bê tông dự ứng lực
• 1.2.2.1. Ưu điểm
• 1.2.2.2. Nhược điểm
• 1.2.3. Tường kè và cọc bê tông cốt thép
• 1.2.3.1. Khái niệm về tường chắn đất
• 1.2.3.2. Cấu tạo về tường kè
• 1.2.3.2.1. Tường kè trên hệ thống móng cọc
• 1.2.3.2.1.1. Cấu tạo về móng cọc BTCT
• 1.2.3.2.1.2. Các dạng cọc trong đất nền
• 1.2.3.2.1.3. Các loại cọc chịu tải trọng ngang thường gặp
• 1.3. Nhận xét chương
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ TÍNH TOÁN HỆ KÈ TRÊN MÓNG CỌC VEN SÔNG KHU VỰC ĐẤT YẾU
• 2.1. Các dạng tải trọng và phân loại tải trọng
• 2.1.1. Các dạng tải trọng
• 2.1.2. Phân loại tải trọng
• 2.2. Tính toán đối với tường chắn
• 2.2.1. Áp lực nước
• 2.2.2. Áp lực đất chủ động
• 2.2.3. Phương pháp áp lực lên tường chắn
• 2.2.4. Các loại tường chắn

Tóm tắt

I. Phân Tích Kè Sông

Việc phân tích kè sông tại khu vực Chợ Cá Phường 2, Tân An là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình ven sông. Kè sông không chỉ có vai trò bảo vệ bờ mà còn giúp ổn định đất yếu, ngăn chặn hiện tượng sạt lở. Đặc biệt, khu vực này có địa chất phức tạp với lớp đất yếu, dễ bị tác động bởi các yếu tố tự nhiên và con người. Việc áp dụng các kỹ thuật xây dựng hiện đại như mô phỏng bằng phần mềm Plaxis giúp đánh giá chính xác khả năng ổn định của kè sông. Kết quả phân tích cho thấy, việc thiết kế kè cần phải tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo khả năng chịu tải và ổn định lâu dài.

1.1. Đặc Điểm Địa Chất

Khu vực Chợ Cá Phường 2, Tân An có lớp đất yếu với cấu trúc chủ yếu là bùn hữu cơ và bùn sét. Địa chất này dễ bị xói lở dưới tác động của dòng chảy và sóng tàu. Việc phân tích địa chất là bước đầu tiên trong việc thiết kế kè sông. Các lớp đất được phân chia thành nhiều loại, từ lớp đất san lấp đến lớp sét dẻo mềm. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải của kè và cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế.

1.2. Nguyên Nhân Sạt Lở

Sạt lở bờ sông tại khu vực này chủ yếu do các nguyên nhân như thủy triều, lũ lụt và hoạt động của tàu thuyền. Các yếu tố này kết hợp với địa chất yếu tạo ra nguy cơ cao cho các công trình ven sông. Việc quản lý sông và áp dụng các biện pháp bảo vệ như trồng rừng ngập mặn, xây dựng kè là rất cần thiết. Các giải pháp này không chỉ giúp bảo vệ bờ mà còn cải thiện môi trường sinh thái khu vực.

II. Giải Pháp Chống Sạt Lở

Để chống lại hiện tượng sạt lở, nhiều giải pháp đã được đề xuất và áp dụng. Trong đó, việc sử dụng rọ đá và cừ ván bê tông dự ứng lực là những phương pháp phổ biến. Rọ đá giúp gia cố bờ sông, trong khi cừ ván bê tông dự ứng lực cung cấp khả năng chịu lực tốt hơn. Các giải pháp này không chỉ hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn tiết kiệm chi phí xây dựng. Việc lựa chọn giải pháp phù hợp cần dựa trên điều kiện địa chất cụ thể và yêu cầu kỹ thuật của từng công trình.

2.1. Rọ Đá

Rọ đá là một trong những giải pháp hiệu quả để chống sạt lở bờ sông. Chúng được cấu tạo từ lưới thép và đá, giúp tạo ra một lớp bảo vệ chắc chắn cho bờ. Rọ đá không chỉ có khả năng chịu lực tốt mà còn dễ dàng thi công và bảo trì. Việc sử dụng rọ đá giúp giảm thiểu tác động của sóng và dòng chảy, từ đó bảo vệ bờ sông một cách hiệu quả.

2.2. Cừ Ván Bê Tông Dự Ứng Lực

Cừ ván bê tông dự ứng lực là một giải pháp hiện đại và hiệu quả cho các công trình ven sông. Chúng có khả năng chịu tải tốt và bền vững hơn so với các loại cừ truyền thống. Việc áp dụng cừ ván bê tông giúp tăng cường khả năng ổn định cho kè sông, đồng thời giảm thiểu nguy cơ sạt lở. Giải pháp này đã được áp dụng thành công tại nhiều công trình ở Việt Nam, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của nó.

III. Đánh Giá và Kết Luận

Việc đánh giá rủi ro và khả năng ổn định của kè sông là rất quan trọng trong công tác xây dựng. Các kết quả phân tích cho thấy, việc áp dụng các phương pháp hiện đại trong thiết kế và thi công kè sông sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ. Đồng thời, việc quản lý và bảo vệ môi trường cũng cần được chú trọng để đảm bảo sự bền vững cho các công trình ven sông. Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần vào công tác xây dựng và phát triển bền vững cho khu vực Tân An.

3.1. Ý Nghĩa Thực Tiễn

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về tình hình sạt lở bờ sông mà còn đưa ra các giải pháp thiết thực để khắc phục. Việc áp dụng các giải pháp như rọ đá và cừ ván bê tông dự ứng lực sẽ giúp bảo vệ bờ sông một cách hiệu quả. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ tài sản và sinh kế của người dân địa phương.

3.2. Khuyến Nghị

Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng trong việc quản lý và bảo vệ bờ sông. Đồng thời, việc nâng cao nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường cũng cần được chú trọng. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới trong xây dựng kè sông, nhằm nâng cao hiệu quả và tính bền vững cho các công trình.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Từ năm 2010 đến nay, khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) ghi nhận khoảng 562 điểm sạt lở với tổng chiều dài trên 786 km, tập trung chủ yếu dọc theo các sông Tiền, sông Hậu, Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây và các nhánh kênh rạch chính. Hiện tượng sạt lở bờ sông ngày càng diễn biến phức tạp, gia tăng về phạm vi và mức độ nghiêm trọng, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống người dân và phát triển kinh tế - xã hội địa phương. Nguyên nhân chính bao gồm tác động của phát triển kinh tế - xã hội như xây dựng hồ chứa, khai thác cát, phát triển dân số, cơ sở hạ tầng, hệ thống giao thông thủy, cùng với suy giảm rừng ngập mặn.

Trong các giải pháp chống sạt lở, kè ven sông được xem là phương pháp công trình hợp lý và bền vững nhằm giữ ổn định bờ sông. Tuy nhiên, việc thiết kế kè thường chỉ tập trung đánh giá áp lực đất và khả năng ổn định trượt mà chưa xét đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất ban đầu và sự biến đổi theo thời gian do quá trình cố kết thấm của nền đất yếu. Đặc biệt, tại khu vực Long An, nền đất yếu với các lớp bùn hữu cơ, bùn sét có tính chất cơ lý kém, đòi hỏi giải pháp thiết kế và xử lý nền phù hợp để đảm bảo ổn định công trình.

Mục tiêu nghiên cứu là mô phỏng và đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng của công trình kè ven sông trên nền đất yếu bằng phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm Plaxis với mô hình 2D, nhằm phân tích khả năng ổn định tổng thể và sự biến đổi theo thời gian, đồng thời so sánh các phương pháp tính toán áp lực đất lên hệ cọc. Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc thiết kế và thi công các công trình kè chống sạt lở tại ĐBSCL, góp phần bảo vệ bờ sông và phát triển bền vững vùng đồng bằng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ bản trong cơ học đất và kết cấu công trình thủy lợi, bao gồm:

• Lý thuyết áp lực đất Rankine và Coulomb: Xác định áp lực đất chủ động và bị động tác dụng lên tường chắn đất, với các biểu thức tính toán áp lực dựa trên góc ma sát trong, lực dính, góc nghiêng lưng tường và tải trọng phân bố trên mặt đất. Lý thuyết này giúp mô tả phân bố áp lực đất theo chiều sâu và các trạng thái cân bằng giới hạn của đất.

• Mô hình nền Winkler: Mô phỏng phản lực đàn hồi của nền đất xung quanh cọc, xem đất như môi trường đàn hồi tuyến tính với hệ số nền K, dùng để tính toán nội lực, momen uốn và chuyển vị ngang của cọc dưới tải trọng ngang.

• Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Áp dụng để mô phỏng trạng thái ứng suất biến dạng của công trình kè trên nền đất yếu, sử dụng phần mềm Plaxis. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết sự làm việc đồng thời của các cấu kiện công trình và biến dạng nền theo thời gian, bao gồm ảnh hưởng của quá trình cố kết thấm.

• Mô hình vật liệu đàn hồi và đàn dẻo: Sử dụng các ma trận đàn hồi và ma trận dẻo để mô tả quan hệ ứng suất - biến dạng của đất và vật liệu công trình, bao gồm các phương trình cân bằng, quan hệ biến dạng và ứng suất, cũng như các phương pháp tính lặp để giải bài toán phi tuyến.

Các khái niệm chính bao gồm áp lực đất chủ động (Ea), áp lực đất bị động (Ep), hệ số áp lực đất (Ka, Kp), lực dính đất (c), góc ma sát trong (φ), góc ma sát ngoài (δ), tải trọng phân bố đều (q), và các loại tường chắn đất (trọng lực, bán trọng lực, bản góc, tường mềm, tường cứng).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu địa chất khảo sát tại khu vực kè sông Vàm Cỏ Tây, Thị xã Tân An, tỉnh Long An, với lớp đất yếu gồm đất san lấp, sét dẻo mềm, sét nửa cứng và cát lẫn sét. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm các điểm đo địa chất và các thông số cơ lý của đất nền.

Phương pháp phân tích chính là mô phỏng bằng phần tử hữu hạn trên phần mềm Plaxis, mô hình 2D, nhằm đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng của công trình kè trên nền đất yếu. Quá trình mô phỏng xét đến trình tự thi công, sự thay đổi trạng thái ứng suất theo thời gian do quá trình cố kết thấm, và sự làm việc đồng thời của các cấu kiện như tường chắn đất, hệ móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực.

Phân tích so sánh các kết quả tính toán áp lực đất theo lý thuyết Rankine và Coulomb với kết quả mô phỏng FEM để đánh giá tính hợp lý của các phương pháp tính toán truyền thống. Thời gian nghiên cứu kéo dài theo chu kỳ cố kết nền đất, nhằm xác định độ lún và áp lực đất bổ sung tác động lên công trình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân bố áp lực đất lên tường kè: Áp lực đất chủ động và bị động được xác định rõ ràng theo chiều sâu, với áp lực chủ động tăng theo bình phương chiều cao tường, trong khi áp lực bị động có giá trị lớn hơn nhiều tại các vị trí chịu tải trọng ngang. Ví dụ, áp lực đất chủ động tại độ sâu 2,6 m đạt khoảng 30 kN/m², trong khi áp lực bị động có thể lên tới 50 kN/m² tùy thuộc vào loại đất và tải trọng phân bố.

2. Ảnh hưởng của tải trọng phân bố đều (q): Tải trọng phân bố đều trên mặt đất sau tường làm tăng áp lực đất chủ động lên đến 20-30% so với trường hợp không có tải trọng, đồng thời làm thay đổi vị trí mặt trượt nguy hiểm và chiều sâu không chịu áp lực đất (Hc).

3. Độ lún và biến dạng nền đất yếu: Mô phỏng FEM cho thấy nền đất yếu có độ lún theo thời gian đáng kể, ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của công trình kè. Độ lún có thể đạt khoảng 10-15 cm trong giai đoạn cố kết, gây tăng áp lực đất bổ sung lên tường chắn và hệ móng cọc.

4. Hiệu quả của hệ móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực: Hệ móng cọc truyền tải trọng xuống các lớp đất tốt hơn, giảm chuyển vị ngang và momen uốn của tường chắn. So với phương pháp tính toán truyền thống, mô hình FEM cho thấy sự làm việc đồng thời của các cấu kiện giúp tăng khả năng chịu lực và ổn định tổng thể công trình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt giữa kết quả mô phỏng và tính toán truyền thống là do mô hình FEM xét đến trạng thái ứng suất ban đầu, sự biến đổi theo thời gian và ảnh hưởng của quá trình cố kết thấm, trong khi các phương pháp lý thuyết thường giả định áp lực đất tĩnh và không xét đến biến dạng nền.

Kết quả mô phỏng cũng cho thấy vai trò quan trọng của việc lựa chọn hệ số nền K trong mô hình Winkler, ảnh hưởng đến tính toán chuyển vị và nội lực cọc. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả phù hợp với báo cáo của ngành thủy lợi miền Nam về mức độ sạt lở và hiệu quả các giải pháp kè.

Biểu đồ phân bố áp lực đất và chuyển vị cọc có thể được trình bày qua các đồ thị áp lực theo chiều sâu và đồ thị chuyển vị theo thời gian, giúp trực quan hóa ảnh hưởng của tải trọng và điều kiện địa chất đến công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mô hình phần tử hữu hạn trong thiết kế kè: Khuyến nghị sử dụng phần mềm mô phỏng FEM để đánh giá chính xác trạng thái ứng suất biến dạng và ổn định công trình, đặc biệt tại các khu vực có nền đất yếu, nhằm tối ưu thiết kế và đảm bảo an toàn.

2. Xử lý nền đất yếu trước khi thi công: Thực hiện các biện pháp cải tạo nền như san lấp hợp lý, gia cố đất hoặc sử dụng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực để truyền tải trọng xuống các lớp đất chắc chắn hơn, giảm thiểu lún và áp lực bổ sung lên kè.

3. Thiết kế hệ móng cọc phù hợp với điều kiện địa chất: Lựa chọn loại cọc, chiều dài và tiết diện cọc dựa trên kết quả khảo sát địa chất và mô phỏng, đảm bảo khả năng chịu lực và ổn định lâu dài của công trình.

4. Theo dõi và bảo trì công trình sau thi công: Thiết lập hệ thống quan trắc chuyển vị, áp lực đất và độ lún nền theo thời gian để kịp thời phát hiện và xử lý các hiện tượng bất thường, đảm bảo tuổi thọ và hiệu quả sử dụng công trình.

Các giải pháp trên nên được thực hiện trong vòng 1-3 năm đầu sau khi xây dựng, do đây là giai đoạn nền đất yếu có biến dạng lớn nhất. Chủ thể thực hiện bao gồm các cơ quan quản lý xây dựng, đơn vị tư vấn thiết kế và nhà thầu thi công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi và giao thông thủy: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán áp lực đất, thiết kế tường chắn và móng cọc phù hợp với điều kiện đất yếu, giúp nâng cao chất lượng thiết kế.

2. Chuyên gia địa kỹ thuật và khảo sát địa chất: Thông tin chi tiết về đặc tính cơ lý đất nền và ảnh hưởng của quá trình cố kết thấm hỗ trợ trong việc đánh giá nền đất và đề xuất giải pháp xử lý nền.

3. Nhà quản lý và hoạch định chính sách phát triển vùng ĐBSCL: Hiểu rõ nguyên nhân và giải pháp chống sạt lở bờ sông giúp xây dựng các chính sách phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và tài sản người dân.

4. Đơn vị thi công và giám sát công trình: Nắm bắt quy trình thi công, các yêu cầu kỹ thuật và biện pháp kiểm soát chất lượng trong xây dựng kè ven sông trên nền đất yếu, đảm bảo tiến độ và an toàn công trình.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải sử dụng mô hình phần tử hữu hạn trong thiết kế kè?
   Mô hình phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất biến dạng và sự biến đổi theo thời gian của nền đất yếu, giúp đánh giá khả năng ổn định tổng thể công trình hơn so với các phương pháp tính toán truyền thống.

2. Áp lực đất chủ động và bị động khác nhau như thế nào?
   Áp lực đất chủ động là lực đẩy tối thiểu tác động lên tường khi đất trượt ra ngoài, còn áp lực đất bị động là lực đẩy tối đa khi tường bị đẩy vào đất. Hai loại áp lực này có giá trị và phân bố khác nhau, ảnh hưởng đến thiết kế tường chắn.

3. Làm thế nào để xử lý nền đất yếu trước khi xây dựng kè?
   Có thể sử dụng các biện pháp như san lấp đất, gia cố bằng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực, hoặc cải tạo đất bằng phương pháp cơ học hoặc hóa học để tăng cường tính chất cơ lý của nền đất.

4. Tại sao tải trọng phân bố đều trên mặt đất làm tăng áp lực đất lên tường?
   Tải trọng phân bố đều làm tăng ứng suất đứng trong đất đắp, từ đó tăng áp lực ngang tác động lên tường chắn, làm tăng nguy cơ mất ổn định nếu không được tính toán và thiết kế phù hợp.

5. Hệ số nền K trong mô hình Winkler được xác định như thế nào?
   Hệ số nền K được xác định dựa trên loại đất và tính chất cơ lý của đất nền, có thể lấy từ các bảng tiêu chuẩn hoặc thí nghiệm thực tế. Giá trị K ảnh hưởng trực tiếp đến tính toán chuyển vị và nội lực của cọc.

Kết luận

• Khu vực ĐBSCL có hơn 562 điểm sạt lở với tổng chiều dài trên 786 km, nguyên nhân chủ yếu do địa chất yếu, thủy triều, lũ lụt và tác động của con người.
• Mô hình phần tử hữu hạn trên phần mềm Plaxis giúp mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất biến dạng và biến đổi theo thời gian của công trình kè trên nền đất yếu.
• Áp lực đất chủ động và bị động, cùng với tải trọng phân bố đều, ảnh hưởng lớn đến thiết kế và ổn định công trình kè.
• Hệ móng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực là giải pháp hiệu quả để truyền tải trọng xuống các lớp đất chắc chắn, giảm lún và tăng độ bền vững công trình.
• Đề xuất áp dụng mô hình FEM trong thiết kế, xử lý nền đất yếu, thiết kế móng cọc phù hợp và theo dõi công trình sau thi công nhằm đảm bảo an toàn và bền vững.

Tiếp theo, cần triển khai các nghiên cứu thực nghiệm và quan trắc thực tế tại các công trình kè để hiệu chỉnh mô hình và hoàn thiện giải pháp thiết kế. Các đơn vị thiết kế và thi công được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả công trình chống sạt lở tại ĐBSCL.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I giúp chúng ta có cái nhìn cụ thể hơn về nguyên nhân dẫn đến sạt lở ở khu vực ĐBSCL hiện nay, gồm các nguyên nhân khách quan như do thủy triều, do địa chất từng khu vực, do ảnh hưởng của mưa lũ và nguyên nhân chủ quan do tác động của con người.Từ đây đưa ra các giải pháp phù hợp hơn trong việc ngăn chăn sạt lở. Thông qua xác định các nguyên nhân, trong Chương đưa ra 05 giải pháp chủ yếu trong công tác chống sạt lỡ, bên cạnh việc phân tích các ưu điểm, nhượt điểm của các giải pháp nhằm đưa ra biện pháp tối ưu cho việc chống sạt lở. Căn cứ vào hồ sơ địa chất được cung cấp bởi Trung tâm Nghiên cứu chỉnh trị sông và Phòng chống thiên tai thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Miền nam khu vực kè sông Vàm Cỏ Tây Thị xã Tân An (đoạn Từ Điện lực Long An đến Chợ Cá phường 2) có lớp đất yếu với bề dày đáng kể trên bề mặt, phần lớn đất đai được tạo thành ở dạng phù sa bồi lắng lẫn nhiều tạp chất hữu cơ nên đất có dạng cấu tạo bời rời, tính chất cơ lý rất kém, có thể phân chia đất nền trong khu vực khảo sát thành các lớp như sau: Lớp 1a: Lớp đất san lấp (cát, xà bần lẫn rác, đá, sét) Lớp 1b: Sét màu xám xanh, vàng, đốm đỏ, tráng thái dẻo mềm. Lớp 2: Sét lẫn cát đến sét mày vàng nâu, xám xanh đốm vàng, trạng thái nữa cứng.

Lớp 3: Cát lẫn sét màu vàng, xám xanh, trạng thái dẻo. Quan phân tích các nội dung trên, xác định giải pháp móng cọc được lựa chọn cho các công trình. Công trình kè trên cọc BTCT truyền tải trọng xuống các lớp đất tốt hơn bên dưới sẽ là giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề ổn định. Ngoài ra, như đã tổng hợp trình bày, kè ven sông chống sạt lở ở khu vực có lớp đất yếu bao gồm nhiều cấu kiện: Tường chắn giữ đất san lấp sau kè, hệ móng cọc chịu tác dụng của vật liệu san lấp, tải trọng của thiết bị thi công cũng như các yếu tố địa hình khu vực bờ sông.

Để đánh giá khả năng ổn định của loại hình công trình này, việc tính toán phải xét đến sự làm việc của từng cấu kiện và khả năng ổn Luan van 14 định tổng thể.Việc tính toán ở đây được thực hiện nhờ sự trợ giúp của phần mềm Plaxis trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn. Luan van 15 CHƢƠNG II: CƠ SỞ TÍNH TOÁN HỆ KÈ TRÊN MÓNG CỌC VEN SÔNG KHU VỰC ĐẤT YẾU 2. Các dạng tải trọng và phân loại tải trọng 2.1 Các dạng tải trọng Tải trọng vĩnh cửu (tải trọng tĩnh): Tải trọng mà trong thời gian sử dụng kết cấu không biến đổi trị số, hoặc biến số của chúng so với bình quân có thể bỏ qua không tính như trọng lượng bản thân kết cấu, áp lực của đất.… Tải trọng khả biến (tải trọng động): Tải trọng mà trong thời gian sử dụng kết cấu có biến đổi trị số mà số biến đổi của chúng so với bình quân không thể bỏ qua được như tải trọng động mặt sàn, ô tàu, cầu trục hoặc tải trọng xếp đóng vật liệu…. Tải trọng ngẫu nhiên: Tải trọng mà thời gian xây dựng và sử dụng kết cấu không nhất định xuất hiện, nhưng hễ có xuất hiện thì hệ số rất lớn và thời gian duy trì tương đối ngắn như động đất, lực phát nổ, lực va đập.2 Phân loại tải trọng Áp lực nước: Tường chắn đất cứng duy trì ở vị trí tĩnh tải bất động, loại áp lực ngang này của đất được gọi là áp lực ngang ở trạng thái tĩnh ký hiệu là E0 (kN/m).

Áp lực đất có 2 loại áp lực ngang cực trị gồm: Áp lực chủ động và áp lực bị động: - Khi đạt cực tiểu có tên là áp lực ngang của đất có ở trạng thái cân bằng phá hoại dẻo chủ động, ký hiệu là Ea (kN/m). - Khi đạt cực đại có tên là áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng phá hoại dẻo bị động, ký hiệu là Ep (kN/m). Tải trọng thi công như: Ô tô, cần cẩu, vật liệu xếp trên hiện trường, lực neo giữa tường cừ… tải trọng phụ do sự biến đổi về nhiệt độ và sự co ngót của bê tông gây ra. Tùy loại kết cấu chắn giữ khác nhau.

Tải trọng ngoài:Bao gồm các tải trọng xe thi công, tải trọng sử dụng và tải trọng tàu thuyền khi neo đậu… 2. Tính toán đối với tƣờng chắn Luan van 16 Khi tính toán kết cấu chắn giữ, các áp lực tác dụng vào bề mặt tiếp xúc của kết cấu chắn giữ gốm áp lực đất, áp lực nước và các tải trọng ngoài, các áp lực làm cho kết cấu chắn giữ chuyển vị.1 Áp lực nƣớc Tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn đất, ngoài áp lực đất còn áp lực nước của nước ngầm dưới mặt đất, áp lực này gọi là áp lực thủy tĩnh Eo (kN/m). +2,60 Höôù ng soâ ng MNCTK +1.75 Lôù p caù t san laá p 2/3L +0,30 Es 1/3L Ps Hình 2.1 Biểu đồ áp lực nước 2.2 Áp lực đất chủ động Nếu tường chắn đất dưới tác dụng của áp lực đất đắp mà lưng tường dịch chuyển theo chiều dài đất đắp. Khi đó áp lực đất tác dụng vào tường sẽ từ áp lực đất tĩnh mà giảm dần đi, khi thể đất ở sau tường đạt đến giới hạn cân bằng, đồng thời xuất hiện mặt trượt liên tục làm cho thể đất trượt xuống khi đó áp lực đất giảm đến trị nhỏ nhất gọi là áp lực chủ động Ea (kN/m).

Luan van 17 +2,60 Höôù ng soâ ng MNCTK +1.75 2/3L Lôù p caù t san laá p Ea +0,30 1/3L Ea Hình 2.2 Biểu đồ áp lực đất chủ động lên tường kè trên cọc 2. Phƣơng pháp áp lực lên tƣờng chắn: Tường chắn là công trình giữ cho mái đất đắp hoặc mái hố đào khỏi bị sạt trượt. Tường chắn được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, thủy lợi, giao thông. Khi làm việc, lưng tường chắn tiếp xúc với khối sau tường và chịu tác dụng của áp lực đất.

Trong các công trình thủy công, có một số bộ phận của kết cấu công trình không phải là tường chắn nhưng có tác dụng tương hỗ với đất và cũng chịu áp lực của đất giống như tường chắn đất. Do đó, khái niệm về tường chắn đất được mở rộng ra cho tất cả những bộ phận của công trình có tác dụng tương hỗ giữa đất tiếp xúc với chúng và áp lực đất lên tường chắn cũng được hiểu như áp lực tiếp xúc giữa những bộ phận ấy với đất. Tường chắn đất trong các công trình thủy công làm việc trong những điều kiện rất khác nhau so với điều kiện làm việc của tường chắn đất trong công trình giao thông và xây dựng do đặc điểm của công trình thủy lợi quyết định. Đất đắp sau tường chắn được ưu tiên khai thác tại chỗ nhằm giảm giá thành xây dựng và do yêu cầu chống thấm từ thượng lưu xuống hạ lưu của công trình thủy công, nên thường dùng đất loại sét có tính chống thấm tốt.

Điều này dẫn đến việc tính toán thiết kế tường chắn phức tạp hơn so với trường hợp dùng đất loại cát đắp sau tường chắn. Luan van 18 Các loại tƣờng chắn : Có nhiều kiểu tường chắn đất khác nhau, và có thể được phân loại như sau: - Phân loại theo vật liệu: Tường béton; tường béton cốt thép; tường béton đá hộc; tường thép. - Phân loại theo nguyên lý làm việc: + Tường trọng lực: độ ổn định của tường và của khối đất đắp sau lưng tường được đảm bảo chủ yếu bằng trọng lượng bản thân của tường. + Tường bán trọng lực: độ ổn định được đảm bảo không những chỉ do trọng lượng của bản thân tường và bản móng mà còn do trọng lượng của khối đất đắp bên trên bản móng.

Loại tường này thường bằng béton cốt thép, có chiều dày khá lớn nên còn được gọi là tường dày. + Tường bản góc là tường mà độ ổn định được đảm bảo chủ yếu do trọng lượng của khối đất đắp trên bản móng. Tường và móng là những tấm bê-tông cốt thép mỏng, nên trọng lượng bản thân tường và móng không lớn. Tường bản góc có dạng chữ L nên còn gọi là tường chữ L.

+ Tường mỏng: là tường mà sự ổn định được đảm bảo bằng cách chôn chân tường vào trong nền, nên loại này còn gọi là tường cọc và tường cừ (hình 2. - Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường. + Tường dốc: là loại tường có lưng tường nghiêng một góc  so với phương thẳng đứng. Khối đất trượt có một mặt giới hạn trùng với lưng tường.

Có thể ra làm 2 loại tường dốc: a/ b/ c/ d/ Luan van 19 Hình 2.3: Phân loại tường theo góc nghiêng a, b: Tường trọng lực dốc thuận; c, d: Tường bản góc dốc nghịch. Tường dốc thuận: khi góc nghiêng  nằm về phía trong của khối tường. Tường dốc nghịch: khi góc nghiêng  nằm phía ngoài khối tường. - Phân loại theo độ cứng của tường.

Biến dạng của tường chắn đất làm thay đổi điều kiện tiếp xúc giữa lưng tường chắn với khối đất đắp sau tường, do đó làm thay đổi trị số áp lực đất tác dụng lên lưng tường và cũng làm thay đổi dạng biểu đồ áp lực theo chiều cao tường. Theo cách phân loại này tường chắn được chia làm hai loại: a/ b/ c/ d/ Hình 2.4: Phân loại tường theo nguyên lý làm việc a/ Tường trọng lực; b/ Tường có bệ giảm tải; c/ Tường bản góc; d/ Tường góc dốc nghịch. Le H 450- a/ b/ c/ Luan van 20 Hình 2.5 Phân loại tuờng theo nguyên kết cấu a/ Tường có cốt b/ Tường cọc bản không neo c/ Tường cọc bản có neo + Tường mềm: là tường có biến dạng uốn khi chịu áp lực. Tường mềm thường là những tấm gỗ, thép, bê-tông, bê-tông cốt thép ghép lại.

Tường cừ cũng được xếp vào loại tường mềm. + Tường cứng: là loại tường không có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất tác dụng mà chỉ có biến dạng tịnh tiến và xoay. - Phân loại theo kết cấu. + Tường liền khối: gồm các tường bằng bê-tông, bê-tông cốt thép, bê-tông đá hộc, tường gạch xây và đá xây.

Tường liền khối được xây hoặc thi công toàn khối trực tiếp trong hố móng. Móng của tường bê-tông, bê-tông đá hộc hoặc bê-tông cốt thép thì liền khối với bản thân tường, còn móng của tường chắn gạch xây, đá xây thì có thể là những kết cấu độc lập bằng đá xây hoặc bằng bê-tông.