Chuyên đề:Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của một số giải pháp công nghệ đối với đê biển

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM







BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ GIẢI PHÁP
CÔNG NGHỆ ĐỐI VỚI ĐÊ BIỂN


THUỘC ĐỀ TÀI:
“
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN
NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM
”
Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂ
Y
DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS Nguyễn Quốc Dũng
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam

7579-15
22/12/2009

Hà Nội 2009


1
Mục lục
Trang
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 3
1.1. Mục tiêu 3
1.2. Phương pháp nghiên cứu 3
1.3. Cách tiếp cận 3
1.4. Điều kiện ban đầu của đê 3
II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN THEO PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG 4
2.1. Phương pháp tính toán 4
2.2. Các bước tính 4
2.3. Kết quả tính toán mặt cắt 4
2.4. Kiểm tra ổn định 5
III. TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỪNG ĐỢT CHỜ LÚN 5
3.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 5
3.2. Yêu cầu 5
3.3. Giải bài toán 5
IV. TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP PHẢN ÁP 10
4.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 10
4.2. Yêu cầu 10
4.3. Giải bài toán 10
V. PHƯƠNG PHÁP ĐÀO THAY THẾ TOÀN BỘ HOẶC MỘT PHẦN MÓNG 13
5.1. Đệm cát 13

5.1.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 13
5.1.2. Yêu cầu 13
5.1.3. Giải bài toán 13
5.2. Đệm đất 16
5.2.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 16
5.2.2. Yêu cầu 16
5.2.3. Giải bài toán 16
VI. PHƯƠNG PHÁP CỌC CỪ TRÀM 19
6.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 19
6.2. Yêu cầu 19

2
6.3. Giải bài toán 19
VII. PHƯƠNG PHÁP CỌC CÁT 22
7.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 22
7.2. Yêu cầu 22
7.3. Giải bài toán 22
VIII. PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC 24
8.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 24
Sơ đồ mặt cắt đê như trên(hình 1) 24
8.2. Yêu cầu 24
8.3. Giải bài toán 24
IX. PHƯƠNG ÁN ĐÊ ĐẤT CÓ CỐT 26
9.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển tính toán 26
9.2. Yêu cầu 26
9.3. Giải bài toán 27
X. TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ CHO ĐÊ BIỂN CÓ XÉT ĐẾN HIỆU
QUẢ KINH TẾ 31
10.1. Ví dụ 1: Khối đắp có chiều cao nhỏ 31
10.1.1. Mặt cắt đê 31

10.1.2. Tính toán đắp đê theo PP truyền thống (từng lớp) 31
10.1.3. Đề xuất và tính toán một số phương án 34
10.2. Ví dụ 2: Khối đắp có chiều cao lớn 41
10.2.1. Giới thiệu công trình 41
10.2.2. Phân tích lựa chọn phương án 42
10.2.3. Tính toán xử lý nền bằng cọc ximăng đất 43
10.2.4. Kết luận: 46
XI. KẾT LUẬN 50

3
CHUYÊN ĐỀ 23
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỐI VỚI
ĐÊ BIỂN ĐẮP BẰNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Mục tiêu
- Đưa ra các bước – quy trình tính toán của mỗi một giải pháp công nghệ khi áp
dụng cho đê biển;
- Đánh giá hiệu quả của từng công nghệ về mặt kỹ thuật và kinh tế khi sử dụng
các công nghệ.
1.2. Phương pháp nghiên c
ứu
Nghiên cứu được thực hiện bằng cách:
- Nghiên cứu một loại đê điển hình và một loại đất điển hình vùng đê biển từ
Quảng Ninh đến Quảng Nam;
- Bước 1: Tính toán cho đê biển trên trong trường hợp không sử dụng các giải
pháp công nghệ - tức là sử dụng phương pháp thiết kế theo truyền thống;
- Bước 2: Tính toán đê trên trong trường hợp có sử dụng các công nghệ củ
a đề
tài đề xuất vào để tính toán, các tính toán bao gồm:

- Tính toán xác định các thông số hình học thông qua các công thức giải
tích, theo các bước xác định;
- Tính toán sử dụng các phần mền thương mại để tính toán.
- Bước 3: Đánh giá hiệu quả của các giải pháp công nghệ khi có các nghiên cứu
ở bước 1 và 2.
1.3. Cách tiếp cận
- Tiếp cận lý thuyết: Sử dụng các công thức lý thuyết đã được nghiên cứu đề
xuất trong các công nghệ, giới thiệu trong các chuyên
đề;
- Tiếp cận phương pháp tính: Sử dụng các phần mềm thương mai đã có trên thị
trường (có bản quyền), xây dựng các menu chương trình con hỗ trợ để phục vụ cho các
tính toán;
- Tiếp cận thông qua thực tế: Để đánh giá hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cần dự
vào các tiêu chuẩn, quy chuẩn, các đơn giá hiện hành để đánh giá.
1.4. Điều kiện ban đầu của đê
a/ Các chỉ tiêu c
ơ lý của đất đắp:
+ Đất đắp có: - Dung trong tự nhiên:
3
/1.17 mKN=
ω
γ

- Dung trọng đất khô:
3
/8.11 mKN
k
=
γ

4
- Góc ma sát trong:
634
′
=
o
ϕ

- Lực dính đơn vị:
3
/4.3 mKNC =

b/ Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền:
+ Lớp đất 1 có (chiều dày lớp đất 5m):
- Dung trong tự nhiên:
3
/2.17 mKN=
ω
γ

- Dung trọng đất khô:
3
/8.11 mKN
k
=
γ

- Góc ma sát trong:
443

′
=
o
ϕ

- Lực dính đơn vị:
3
/4.4 mKNC =

+ Lớp đất 2 có (chiều dày lớp đất 7m):
- Dung trong tự nhiên:
3
/1.18 mKN=
ω
γ

- Dung trọng đất khô:
3
/2.13 mKN
k
=
γ

- Góc ma sát trong:
806
′
=
o
ϕ

- Lực dính đơn vị:
3
/8.2 mKNC =

II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN THEO PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN
THỐNG
2.1. Phương pháp tính toán
Tính toán TCN 130-2002: Hướng dẫn thiết kế đê biển
2.2. Các bước tính
- Tính toán xác định cao trình đỉnh đê;
- Tính toán bằng giải tích các thông số thiết kế;
- Tính toán ổn định tổng thể bằng phần mềm Geo - Slope
2.3. Kết quả tính toán mặt cắt
3m
m
=3
m
=
2
.
5
5m
7m
5m
4.5m
dat dap
lop 1
lop 2

Hình 1.Mặt cắt đê

5
2.4. Kiểm tra ổn định
123
4
5
1
2 3
45
6
7
8
9 10
11 12
13 14
1516
17
18 19
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2

Hình 2. Sơ đồ tính toán ổn định đê biển theo mặt cắt thiết kế yêu cầu

0.658
m=3

m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2

Hình 3. Hệ số ổn định nhỏ nhất Kminmin = 0,658
- Kết luận:Mặt cắt đê không ổn định.
→ Phải dùng các biện pháp gia cố.
Xử dụng các biện pháp xử lý nền để tăng tính ổn định cho mặt cắt đê trên ta đi
vào các phương pháp cụ thể như sau:

III. TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỪNG ĐỢT CHỜ LÚN
3.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển
Sơ đồ mặt cắt đê như trên (hình 1)
3.2. Yêu cầu
1. Dùng phương pháp đắp theo thời gian, tính toán các thông số theo từng bước.
2. Kiểm tra khả n
ăng chịu tải của nền, tính toán lún.
3. Kiểm tra ổn định theo từng giai đoạn đắp.
3.3. Giải bài toán

6
1. Tính các thông số đắp.
1.1.Tải trọng an toàn của nền:P
at
= 3,14.C
u

C
u
=
w
tg
C
ϕ
.14.51−
=
73.3.14.51
4,4
tg−
= 6,12(KN/m
2
)

→ P
at
= 3,14.6,12 = 20,78 (KN/m)
2.1. Chiều cao an toàn của khối đất đắp:H
at
=
d
u
C
γ
.14,3
=
2,17
12,6.14,3

= 1,21(m)
3.1. Chiều cao giới hạn cho phép của khối đất đắp:
[H
gh
]=
®
u
K
C.14,5
γ
=
2,17.25,1
12,6.14,5
= 1,58(m)
4.1. Chọn chiều dày lớp đất đắp đợt đầu là h
1

Theo điều kiện an toàn ta có: h
1
≤
H
at
→
chọn h
1
= 1,2(m)
5.1.Tính thời đoạn cần ngừng thi công T
1
:
Sau khi đắp xong lớp h

1
,cần chờ một khoảng thời gian T
1
để đất nền cố kết U
1

dưới áp lực P
1
= 
đ
.h
1
Ta có : T
1
= t.
n
1
)
h
H
( , t =
2
v
v
Th
C
=
98,0
02,0.567,0
= 0,000231(Gỉa thiết U=80% tra phụ

lục(15-2) được T
v
= 0,567,C
v
= 0,98).
Vậy T
1
=
2
02,0
2,1
.000231,0
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
= 0,833.
6.1. Kiểm tra sự ổn định của đất nền sau thời đoạn T
1
để xác định chiều dày của
lớp đất thứ 2 (h
2
).
Ta có:
cu cu u
cu cu cu
CCC∆= −
⎫

⎬
∆ϕ = ϕ − ϕ
⎭
→
⎩
⎨
⎧
=−=∆
=−=∆
8,34,42,8
7,773,343,11
cu
cu
C
ϕ

Giá trị sức chống cắt tính toán theo mức độ gia tăng trung bình sau thời đoạn T
1
:

tt
cu
cu u
tt
cu
cu u
C
C =C+
2
2

∆
⎫
⎪
⎪
⎬
∆ϕ
⎪
ϕ=ϕ+
⎪
⎭
→
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
=+=
=+=
58,7
2
7,7
73,3
3,6
2
8,3
4,4
u
cu

u
cu
C
ϕ

7.1. Tính H
at
và [H
gh
] của khối đất đắp sau thời đoạn T
1
là:
H
at
=
).14,5-1.(
.14,3
tt
cud
tt
cu
tg
C
ϕγ
=
)58,7.14,5-1.(1,17
3,6.14,3
tg
= 3,66(m)

7
[H
gh
] =
).14,5-1.(.
.14,5
tt
cud
tt
cu
tgK
C
ϕγ
=
)58,7.14,5-1.(1,17.25,1
3,6.14,5
tg
= 4,79(m)
V ì H
đ
≤ [H
gh
], chỉ cần đắp thêm lớp thứ hai có chiều dày h
2
là: h
2
= H
đ
-
h

1
=4,5-1,2 = 3,3(m)

2. Kiểm tra khả năng chịu tải của nền:
h
A
A
B
B
H
1
q
P=
γ
h
O
b
y
x

Hình 4. Sơ đồ làm việc và tính toán khả năng chịu tải của nền
Các giá trị [p], [q] được xác định như sau:
[p] = γH
q
h
f
+ γH
γ
b + H
c

C > P = 
đ
.h
[q] = n(γH
q
h
f
+ γH
γ
b + H
c
C) > q =
b
Q

Ta có:
P =
γ
đ
.h=17,1.4,5 = 76,95(KN/m
2
)
Q=
γ
n.
H=10.4,5 = 45(KN/m
2
)
q =
b

Q
=
375,17
45
= 2,59(KN/m)
n =
P
q
=
95,76
59,2
= 0,034.
l=
C
b.
γ
=
3,6
375,17.2,17
= 47,44(m)
Tra phụ lục (15-4) với
ϕ
= 7,58,n = 0,034 và l = 40,61
→
H
q
= 1,9;Hg = 0,28;H
c
=
5,037;h

f
= 0

→
[p] = 115,41 > P = 76,95
[q] = 3,88 > q = 3,03
→Như vậy đảm bảo khả năng chịu tải cho nền.
+ Tính toán lún.
-
Tính lún cho thân: *Với chiều cao h
1


8
S
1thân
=
1
1
0
1
1
1
0
1
H
i
ii
ε
εε

+
−

Ta có :
1
o
ε
=1,514, Từ P= γ
2
1
h
=17,1.
2
2,1
=10,3(KN/m
2
) =1,03(kG/cm
2
)

→
1
1
ε
=1,264
Vậy : S
1thân
=
2,1.
514,11

264,1514,1
+
−
= 0,119(m) (1)
*Với chiều cao h
2

S
2thân
=
2
1
i0
1
i2
1
i1
H
1
ε+
ε−ε
+
2
2
i0
2
i1
2
i0
H

1
ε+
ε−ε

Ta có: P
1
= γ.H
2
= 17,1.3,3.0,1= 5,643 ; P
2
= γ.
2
2
H
= 2,822(kG/cm
2
)
Từ P
1

→

1
2
ε
= 0,9385
Từ P
2

→

2
1
ε
= 1,0695
Vậy: S
2thân
=
3,3.
514,11
9385,0135,1
+
−
+
3,3.
514,11
0695,1514,2
+
−
= 1,011(m) (2)
T ừ (
1) và (2)
→
Độ lún cuối cùng của thân là:
S
thân
= S
1thân
+S
2thân

= 0,119+1,011= 1,13(m)
-
Tính lún cho nền:Chia đất nền thành 2 lớp h
1
=h
2
= 1,5m (h
nền
=3m)
*Đắp đê với chiều cao h
1

S
1nền
=
i
n
1i
i0
i1i0
h
1
∑
=
ε+
ε
−
ε

Ta có: P

1
= γ.H
2
= 17,2.1,2= 2,064(kG/cm
2
) →
1
ε
=1,135
Vậy: S
1nền
=
5,1.
514,11
135,1514,1
2
1
∑
=
+
−
i
= 0,452(m) (3)
* Đắp đê với chiều cao h
2

S
2nền
=
i

n
i
i
ii
h
∑
=
+
−
1
1
21
1
ε
ε
ε

Ta có: P
2
= γ.(H
1
+H
2
)= 17,2.(1,2+3,3)= 7,74(m) →
2
ε
= 0,873
Vậy: S
2nền
=

5,1.
135,11
873,0135,1
2
1
∑
=
+
−
i
= 0,368(m) (4)
Từ (3) và (4)
→Độ lún cuối cùng của nền đập là:S
nền
=0,452+0,368= 0,820(m)

9
3. Kiểm tra ổn định sau khi đắp đê: PP geoslope
1 2 3
456
7
1
2 3
4 56
7 8 9 10
11
12 131415
16 17
1819
20

2122
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
dot 1

Hình 5. Sơ đồ tính toán ổn định cho lớp đắp thứ nhất H = 1,20m

1.755
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
dot 1

Hình 6. Hệ số ổn định cho lớp đắp thứ nhất H
1
= 1,755

1 2 3
4 5 6
7
8

1
2 3
4
5 6
7
8
9
10
11
12 13 14 15
16 17
1819
20
21 22
23
24
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
dot 1
dot 2

Hình 7. Sơ đồ tính toán ổn định cho lớp đắp thứ hai H
2
= 3,30m

1.120
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
dot 1
dot 2

Hình 8. Hệ số ổn định cho lớp đắp thứ nhất H
1
= 1,120

10
- Kết quả kiểm tra ổn định của từng đợt đắp cho thấy, đê hoàn toàn ổn định.
- Vậy đắp đê theo thời gian là hợp lý.

IV. TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP PHẢN ÁP
4.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển
Sơ đồ mặt cắt đê như trên(hình 1).
4.2. Yêu cầu
1. Tính toán xác định kích thước bệ phản áp.
2. Kiểm tra ổn định của đê sau khi đắp bệ phản áp.
4.3. Giải bài toán
1. Xác định kích thước bệ phản áp.
Ta xác định theo các bước sau đây:
1.1.Xác định chiều cao tính toán của nền đất đắp:
H=

m
b
1
=
3
875,14
=4,958(m)

2.1.Xác định áp lực đất tác dụng lên đất nền.
P=
γ
.H=17,1.4,958 = 84,788 (KN/m
3
)

3.1. Xác định phạm vi vùng biến dạng dẻo ở dưới nền đất đắp.
Ví dụ khảo sát điểm 9 ở trong nền đất (hình vẽ)
Căn cứ vào các tỷ số: v =
1
b
z
, d =
1
b
y
tra bảng (15-6) và (15-7).
v =
875,14
719,3
=0,25; d =

875,14
875,14
=1
→và = 0,049
4.1.Ứng suất chính của điểm khảo sát đất nền là:

γ
1
=
γ
p=0,205. 84,788 =17,381 (KN/m)

γ
2
=
γ
p=0,049. 84,788 =4,155 (KN/m)
5.1. Xác định góc ở điểm 9 theo công thức sau:
sin
M
=
)hhz(2
cm21
21
++γ+σ+σ
σ
−
σ

=

)
065,0.2,17
4.3
0719,3(2,17.2155,4381,17
155,4381,17
++++
−

= 0,05

11
Vậy sinθ
M
= 0,05
→

M
= 782
′
o

Khảo sát các điểm khác trong nền đất ở các nút lưới ô vuông tương tự như trên
ta được bảng sau:
Dựa vào bảng kết quả tính toán ta có thể vẽ được vùng biến dạng dẻo ứng với

M
=
73,3
.
STT các

điểm
z v=z/b1 y d=y/b1 µ б1
v
б2 sinθ θ
1 0 0 0 0 1 84.79 1 84.79 0.000 0.00
2 0 0 3.72 0.25 0.75 63.59 0.75 63.59 0.000 0.00
3 0 0 7.44 0.5 0.5 42.39 0.5 42.39 0.000 0.00
4 0 0 11.16 0.75 0.25 21.20 0.25 21.20 0.000 0.00
5
′

0 0 14.88 1 0 0.00 0 0.00 0.000 0.00
5 3.72 0.25 0.00 0 0.83 70.20 0.41 35.02 0.101 5.80
6 3.72 0.25 3.72 0.25 0.75 63.59 0.35 29.25 0.102 5.87
7 3.72 0.25 7.44 0.5 0.59 50.28 0.24 20.52 0.095 5.45
8 3.72 0.25 11.16 0.75 0.41 34.42 0.13 10.60 0.083 4.75
9 3.72 0.25 14.88 1 0.21 17.38 0.05 4.15 0.050 2.87
10 7.44 0.5 18.59 1.25 0.12 10.17 0.04 3.39 0.018 1.01
11 7.44 0.5 0.00 0 0.71 60.28 0.19 16.28 0.098 5.64
12 7.44 0.5 3.72 0.25 0.66 55.71 0.17 14.67 0.093 5.34
13 7.44 0.5 7.44 0.5 0.55 46.63 0.12 10.26 0.085 4.88
14 7.44 0.5 11.16 0.75 0.43 36.46 0.07 5.85 0.074 4.25
15 7.44 0.5 14.88 1 0.31 26.54 0.05 4.07 0.056 3.21
16 11.16 0.75 0.00 0 0.61 51.38 0.10 8.14 0.078 4.44
17 11.16 0.75 3.72 0.25 0.57 48.07 0.09 7.72 0.073 4.18
18 11.16 0.75 7.44 0.5 0.49 41.55 0.07 5.77 0.066 3.76
19 11.16 0.75 11.16 0.75 0.42 35.53 0.05 4.15 0.058 3.34
20 11.16 0.75 14.88 1 0.32 27.39 0.05 3.90 0.044 2.54
21 14.88 1 0.00 0 0.50 42.39 0.06 5.09 0.055 3.17
22 14.88 1 3.72 0.25 0.48 40.70 0.05 4.24 0.054 3.11

23 14.88 1 7.44 0.5 0.45 38.15 0.05 4.07 0.051 2.92
24 18.59 1.25 0.00 0 0.46 39.00 0.04 3.39 0.045 2.56
25 18.59 1.25 3.72 0.25 0.41 34.76 0.04 3.39 0.040 2.27
Kết quả tính toán trị số góc 
M

Dựa vào bảng kết quả tính toán ta có thể vẽ được vùng biến dạng dẻo ứng với

M
= 73,3 .
Do đó kích thước bệ phản áp được xác định như hình sau:

12
L = 8m,H = 1,5m
01
02
03
04
05
06
08
09
010
011
016
021
012
017
022
013

018
023
019
014
015
05*
0
0
0
0
07
00
0
0
000
0
0
0
0
0
0
0
Vùng bi?n
d?ng d?o
3.72m
59.5m
29.75m
1.5m

Hình 9: Vùng biến dạng dẻo

2. Kiểm tra ổn định của đê sau khi đã đắp phản áp:
- Phương pháp tính ổn định: phần mềm geoslope
- Khi đắp bệ phản áp với L = 8m,H = 1,5m.
- Kết quả được thể hiện trên hình vẽ H
3
.
. Kiểm tra ổn định của riêng phản áp
→ổn định.
. Kiểm tra ổn định của đê khi đã có phản áp thì thấy đê không ổn định
→Kết hợp đắp phản áp với đắp đê theo thời gian.→ ổn định.
Như vậy dùng biện pháp gia cố nền bằng phản áp trong trường hợp này là hợp
lý.
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
1 2
34
5 6 7
89
10
11
12
13
14

15
16
17
18
19
20
21 22
2324
25
26 27
m=3
m=2.75
3m 1,5m
5m
lop1
lop2

Hình 10. Sơ đồ tính toán ổn định đê có cơ phản áp

13
1.565
m=3
m=2.75
3m 1,5m
5m
lop1
lop2

Hình 11. Hệ số ổn định của đê đắp theo phương pháp phản áp K
minmin

=1,555

V. PHƯƠNG PHÁP ĐÀO THAY THẾ TOÀN BỘ HOẶC MỘT PHẦN MÓNG
5.1. Đệm cát
5.1.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển
Sơ đồ mặt cắt đê như trên(hình 1).
Dùng loại cát trung bình làm vật liệu lớp đệm.
5.1.2. Yêu cầu
1. Xác định kích thước lớp đệm cát theo điều kiện biến dạng của đất nền.
2. Xác định kích thước lớp đệm cát theo phương pháp đề nghị của B.I.
Đalmatov.
3. Tính toán ổn định
5.1.3. Giải bài toán
1/ Xác định kích thước lớp đệm cát dựa vào điều kiện biến dạng của đất nền
Chiều dày lớp đệm cát được tính theo công thức :h
đ
=K.b
- Dùng loại cát trung bình làm vật liệu lớp đệm .Có
γ
=20(KN/m
3
),φ=40
o
,c =
0,05kn/m
2

Gỉa thiết chọn chiều dày lớp đệm cát h
đ
= 2m.

Kiểm tra chiều dày lớp đệm theo điều kiện : σ
1
+σ
2
≤R
tc

Ta có : σ
1
= γ
đ
.h
đ
+γ.h
m
=19.2+0=38(KN/m
2
)
Ứng với:
b
z
m
.2
=
=
375,17
2.2
=0,23 và
b
l

n
=
=
∞
,ta tra bảng (3-1) được
o
α
=0,984
Áp dụng công thức:

14
F
N
h
tc
mtb
tc
∑
+= .
0
γσ
=
1.375,17
375,17.1,17.5,4
0.2
+
=76,95(KN/m
2
)
Vậy ta có:

σ
2
= α
0
.(
m
tc
h.
0
γσ
−
)=0.984.(76,95-0)=75,755(KN/m
2
)
Áp dụng công thức:
b
mq
=
l
N
tc
.
2
σ
∑
=
755,75
95,76
=17,649(m)
Ứng với

58,7=
ϕ
tra bảng (3-2) được A= 0,14, B= 1,55, D=3,93.
Áp dụng công thức (3-7) ta được:
R
tc
=[Ab
mq
+B(h
m
+h
đ
)].
0
tb
γ +DC
tc
=[0,14.17,649+1,55.(0+2)].17,2+3,93.6,3
=120,578(KN/m
2
).
Vậy ta có:
σ
1
+σ
2
= 38+75,755= 113,7554 ≤ R
tc
= 120,578(KN/m
2

).
Như vậy điều kiện được thoả mãn và việc chọn chiều dày đệm cát như giả thiết
là hợp lý.
Chiều rộng lớp đệm cát được tính toán theo công thức:
b
đ
= 17,375+2.2.tg30 = 19,683(m)
→
Chọn b
đ
= 16,68 (m).
2. Xác định kích thước lớp đệm cát theo phương pháp đề nghị của B.I. Đalmatov
Giả thiết chọn chiều dày lớp đệm cát h
đ
= 2m và mở rộng đệm cát ở 2 phía mép
móng,mỗi đoạn c = 1,15m.
Cát dùng làm đệm cát là loại cát trung bình
3
/20 mKN=
γ
,và
ϕ
đ
= 40.
Xác định trị số P
max
ứng với các góc
β
= 36, 41, 45 và 50.
Hình vẽ minh hoạ ứng với trường hợp góc

β
= 36
0
.
c
c
b
d
P
max
γ
h
m
h
d
F
T
1
N
1
R
N
T
Q
T
,
P
,
E
N

1
T
N
R
b
36°
A
D
E
a
Q

Hình 12. Sơ đồ tính toán lớp đệm cát theo đề nghị của B.I. Đalmatov

15
+Khi
β
= 36 thì mặt trượt AD cắt ở đáy lớp đệm cát với khoảng cách a =
15,791.Lúc đó trị số P
max
được tính toán theo công thức (3-19).
P
max
=
(
)
[
]
[]
⎪

⎪
⎭
⎪
⎪
⎬
⎫
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
−−−
−+++
−
−−−
−+−+++
1
1
1
)()(
)(.)(5,0
)()(
)()5,0(
ϕϕβ
ϕβ
ϕϕβ
ϕβϕ
γ

atgtgab
tgkhacbch
atgtgab
tgtgnhkhhahhh
n
dd
ddm
dd
dmdmdmd

=30,128(KN/m
2
)
+ Tương tự khi
β
= 41 thì P
max
= 27,076(KN/m
2
).
+ Khi
β
= 50 thì P
max
= 24,789(KN/m
2
).
+ Khi
β
= 45 thì P

max
= 26,787(KN/m
2
).
Để xác định được kích thước đệm cát ,chúng ta chọn trị số P
max
tối thiểu.
Do đó P
max
= 24,789(KN/m
2
).Trị số P
max
tối thiểu mà chúng ta chọn phải thoả
mãn điều kiện sau:

1,1
789,24
1,1
547,6
375,17
1337
max
0
=≤==
p
tt
σ
= 22,535(KN/m
2

)
Như vậy kích thước lớp đệm cát mà chúng ta chọn là hợp lý.
3. Tính toán sức chịu tải khi đã có đệm cát.
Áp dụng công thức:
R
tc
=m(A
1/4
.
γ
.b+B.q+D.c)
Trong đó: b=17,375m;c=0,05;q =
m
h.
γ
=0 ; m=1;Từ
ϕ
=16,8
o
tra phụ lục bảng II-
1 nền móng được A
1/4
=0,388; B= 2,546; D= 5,124
Như vậy ta có:
Rtc=1.(0,388.17,2.17,375+2,546.0+5,124.3)=131,326(KN/m
2
) (1)
+ Xác định áp suất đáy móng trung bình:
P
tb

= )/(95,765,4.1,17

2
mKN
b
bH
b
N
tc
===
γ
(2)
Từ (1) và (2) ta thấy P
tb
< R
tc
→yêu cầu về nền đảm bảo.
4. Tính toán ổn định của đệm cát.(PP geoslope)
- Kết quả tính toán ổn định cho thấy đê từ chỗ không ổn định sau khi thay thế
lớp đất yếu bằng đệm cát thì đã ổn định.Như vậy dùng đệm cát trong trường hợp này
đã phát huy được hiệu quả.
- Kết quả thể hiện hình H
4
.

16

1
2 3
4

5
6
7
1
2 3
4
5
67
8
9
10 11
12 13
14 15
16 17
1819
20
21 22
m=3
m=2.75
H=3m
1,5m
5m
lop1
lop2
Demcat
Dâtdap

Hình 13. Sơ đồ tính toán ổn định đê có đệm cát xử lý nền

1.123
m=3
m=2.75
H=3m
1,5m
5m
lop1
lop2
Demcat
Dâtdap

Hình 14. Hệ số ổn định đê biển xử lý nền bằng lớp đệm cát K
minmin
= 1,123

5.2. Đệm đất
5.2.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển
Sơ đồ mặt cắt đê như trên(h ình 1)
5.2.2. Yêu cầu
1. Xác định kích thước của lớp đệm đất
2. Tính ổn định.
5.2.3. Giải bài toán
1. Tính toán kích th ước lớp đệm đất
1.1.Chiều dày lớp đệm:
Giả thiết chiều dày của lớp đệm đất là h
đ
= 2 (m).
2.1. Chiều rộng lớp đệm đất được tính theo công thức sau:

17
B
đ
= b.(1+2.n
2
)
Khi
tc
o
σ
= 0,7695(KG/cm
2
)
→
ta chọn n
2
= 0.3
B
đ
= 17,375.(1+2.0,3) = 27,8 (m)
3.1. Kiểm tra lại chiều dày lớp đệm đất dựa vào điều kiện.
Vật liệu dùng làm lớp đệm là đất sét pha cát .Sau khi đầm nén chặt ta được
d
δ
=
1,65(t/m
3
) và
d
γ

= 1,85(t/m
3
),
20
=
ϕ
,c=14.
Theo công thức (3-2) ta có :
mdd
hh
1
γ
γ
σ
+
=
= 1,85.20,9 + 1,81.0 = 3,7(t/m
2
)
Ứng với m =
375,17
2.2
= 0,23, n =
∞
tra bảng (3-1) ta được:
o
α
= 0,9885
Theo công thức (3-3) ta có:
σ

2
= α
0
.(
m
tc
h.
0
γσ
− ) = 0,9885.7,695 = 7,607(t/m
2
)
Ứng với φ=20
o
tra bảng (3-2) được A = 0,51, B = 3,06 , D = 5,66
Theo công thức b
mq
= 577,17
1.607,7
375,17.695,7
= (m)
Vậy theo công thức (3-7) ta có:
R
tc
=[Ab
mq
+B(h
m
+h
đ

)].
0
tb
γ
+D.C
tc
(3-7)
= [0,51.17,577+3,06.(0+2) ].1,81+5,66.6,3 = 62,961(t/m
2
)
Vậy
21
σ
σ
+
= 3,7+7,607 = 11,307(t/m
2
) < R
tc

Như vậy chiều dày lớp đệm đất đã chọn là hợp lý.
4.1. Kiểm tra chiều rộng lớp đệm đất dựa vào điều kiện.
+ Xác định ứng suất giới hạn cho phép của đất nền ở trên mặt lớp đệm đất theo
công thức (3-51).Vì đất nền là đất yếu nên n
3
= 0,5.
R
tc
= (0,51.17,375).1,81+5,66.6,3= 51,697(t/m
2

)
Do đó: q
1
= n
3
.Rtc=

0,5.51,697 = 25,848(t/m
2
)
+ Tương tự ta có ứng suất giới hạn của đất nền ở dưới đáy lớp đệm đất .
q
2
= 0,5.62,774 = 31,387(t/m
2
)
+ Xác định ứng suất ngang do tải trọng của công trình ở mặt trên lớp đệm đất .
Khi đó z = 0 ,y =
9,13
2
8,27
= . Ứng v ới
b
z
= 0, 8,0
375,17
9,13
==
b
y

tra bảng (3-8) được
k
y1
= 0
Vậy
1y
σ
= 0
+ Xác định ứng suất ngang do tải trọng của công trình ở dưới đáy lớp đệm.

18
Khi đó z = 2 ,y = 13,9. Ứng với
115,0
375,17
2
==
b
z
,
8,0
375,17
9,13
==
b
y

Tra bảng (3-8) được k
y2
= 0,11 .Vậy
2y

σ
= 0,11.7,695 = 0,846
Như vậy :
1y
σ
<q
1
.

2y
σ
<q
2
.
Do vậy chọn chiều rộng của lớp đệm đất b
đ
= 27,8 (m) là hợp lý.
2. Tính toán sức chịu tải của nền khi đã có đệm đất.
Áp dụng công thức:
R
tc
=m(A
1/4
.
γ
.b+B.q+D.c)
Trong đó: b=17,375m;c= 9,2kn/m
2
;q =
m

h.
γ
=0 ; m=1;Từ
ϕ
=8,379
o
tra phụ lục bảng II-
1 nền móng được A
1/4
=0,155
B= 1,63
D= 4,0
Như vậy ta có:
Rtc=1.(0,155.17,2.17,375+1,63.0+4,0.9,2)=83,122(KN/m
2
) (1)
+ Xác định áp suất đáy móng trung bình:
P
tb
= )/(95,765,4.1,17

2
mKN
b
bH
b
N
tc
===
γ

(2)
Từ (1) và (2) ta thấy P
tb
< R
tc
→yêu cầu về nền đảm bảo.
3. Tính toán ổn định.(PP geoslope)
- Kết quả kiểm tra cho thấy đê đã ổn định với hệ số K
min
=1,107.Như vậy dùng
pp đệm đất cũng đã phát huy được hiệu quả để tăng ổn định cho đê.
- Kết quả thể hiện trên hình vẽ Hình 16.

1
2 3
45
6 7 8
9
1
2 3
4
5
67
8
9
10 11
12 13 14 15
16 17
18 19
2021

22
23 24
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
ÐemDat

Hình 15. Sơ đồ tính toán ổn định đê có đệm đất xử lý nền

19
1.217
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
ÐemDat

Hình 16. Hệ số ổn định đê biển xử lý nền bằng lớp đệm đất K
minmin
= 1,217

VI. PHƯƠNG PHÁP CỌC CỪ TRÀM
6.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển

Sơ đồ mặt cắt đê như trên(hình 1)
6.2. Yêu cầu
1. Tính toán cọc cừ tràm theo sức chịu tải.
2. Tính toán lún ổn định của móng cọc tràm .
3. Tính toán ổn định.
6.3. Giải bài toán
1. Tính toán cọc cừ tràm theo sức chịu tải.
Gỉa thiết cọc cừ tràm có đường kính d
c
=40cm và chiều dài của cọc là l=3m
+ Theo điều kiện vật liệu
P
vl
=0,6.F
c
.R
ng

- Chọn cọc cừ tràm có đường kính d=0,4m.Vậy F
c
=3,14.
4
4,0
2
=0,126 (m
2
)
- Cường độ tính toán của gỗ khi nén dọc thớ,có thể lấy bằng 1300 (T/m
2
)

Vậy P
đ1
= 0,6.0,126.1300=97,968(T) =979,68(KN) (1)
+ Theo điều kiện đất nền
Pđ=
1
K
P
gh

Trong đó Pgh=Rc.Fc
→
R
c
= 1,3.c.N
c
+ γ.1.N
q
+ 0,6..
2
d
c
.N


Theo các khảo sát khác nhau giá trị
δ
= (0,5
÷
0,8)

ϕ
.
Gỉa thiết chọn
δ
= 0,7
ϕ
và
ϕ
=3,73.Tra phụ lục 15-16 ta có :

20
N
c
= 11,853
N
q
= 1,8253
N
γ
=0,2621
K = 0,7448
Như vậy:
Rc=1,3.4,4.11,853+17,2.3.1,8253+0,6.17,2.0,4/2.0,2621=99,737(KN/m
2
)

→
Pgh=101,058.0,126=20,414(KN) (1)
Ta có: P
đ

=
7448,0
527,12
=27,409(KN) (2)
T ừ (1) v à (2) ta thấy P
vl
> P
đ
như vậy đảm bảo vấn đề kinh tế .
Kết luận: Kích thước của cọc cừ tràm đã chọn là:d
c
=0,4m;l = 3m là hợp lý.
2. Tính toán lún ổn định của móng cọc tràm theo sơ đồ móng khối quy ước.
- Khi kích thước đáy móng khối qui ước lớn hơn hoặc bằng 10m, trị số S được
tính toán theo công thức:
S = bp
0
M
n
ii1
i1
0i
KK
E
−
=
−
∑
(3-57)
Trong đó:

E
oi
=3500 KN/m
2
:Mô đun biến dạng đàn hồi.
B=17,375m: bề rộng móng đối với móng khối qui ước hình chữ nhật
P
o
=76,95(KN/m
2
) Ứng suất trung bình dưới đáy móng khối qui ước.
Từ m=
518,0
375,17
5,4.2.2
==
b
H
→M=0,95: Hệ số hiệu chỉnh xác định theo chỉ dẫn trong
TCXD 45-78.
K
i
và K
i-1
: các hệ số tra bảng trong TCXD 45-78.
Chia đất nền thành 5 lớp mỗi lớp có chiều dày là 1m →n=5 và z=1m .
Vậy m=2z/b=
375,17
0.2
=0 và hình chữ nhật với tỷ số n=

1=
b
l
.Tra TCXD 45-78
ta được K
1
=0.(z: độ sâu kể từ đáy lớp 1 )
Tương tự ta tra được K
2
,K
3
,K
4
,K
5
.
→
)(
5
1
1
∑
=
−
−
i
oi
ii
E
KK

=4,1.10
-5

→S=17,375.76,97.0,95.4,1.10
-5
=0,0522(m)
3. Tính toán sức chịu tải của nền khi có cọc ứng với tải trọng đê.
Áp dụng công thức:

21
R
tc
=m(A
1/4
.
γ
.b+B.q+D.c)
Trong đó: b=17,375m;c= 8;q =
m
h.
γ
=0 ; m=1;Từ
ϕ
=8
o
tra phụ lục bảng II-1 được:
A
1/4
=0,14
B= 1,55

D= 3,93
Như vậy ta có:
R
tc
=1.(0,14.17,2.17,375+1,55.0+3,93.8)=65,419(KN/m
2
) (1)
+ Xac định áp suất đáy móng trung bình:
P
tb
=
)/(95,765,4.1,17

2
mKN
b
bH
b
N
tc
===
γ
(2)
Từ (1) và (2) ta thấy P
tb
> R
tc
→yêu cầu về nền không đảm bảo.
Kết luận: Cần phải xử lý đồng thời cho cả thân ,kết hợp đắp thân đê theo thời gian.
4. Tính toán ổn định.

1
23
4 5
6
7
8910
1
2 3
4
5 6
7
8 910
11
12 13 14
15
16
17
18 192021
22 23
2425
m=3
m=2 . 75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
coc cu tràm
dat dap

Hình 17. Sơ đồ tính toán ổn định đê xử lý nền bằng cọc cừ tràm

1.134
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
coc cu tràm
dat dap

Hình 18. Hệ số ổn định đê xử lý nền bằng cọc cừ tràm K
minmin
= 1,134

22
VII. PHƯƠNG PHÁP CỌC CÁT
7.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển
Sơ đồ mặt cắt đê như trên(h ình 1)
7.2. Yêu cầu
1. Tính toán các thông số cọc cát .(C,n,L)
2. Tính ổn định .
7.3. Giải bài toán
1. Tính toán các thông số cọc cát
1.1. Xác định khoảng cách cọc cát C.
tk0
0
1

.
32
dC
ε−ε
ε+
π
=

- d = 0,4m
-
d
ω
= 25,3%
-
ch
ω
= 45,6%,A = 45,6-25,3 = 20,3%
-
o
ε
= 1,322, ).5,0.(
.100
A
d
n
k
tk
+=
ω
γ

γ
ε
= ).5,0.(
03,1.100
18,1
A
dtk
+=
ωε

= 0,971
→
971,0322,1
322,11
.
32
4,0
−
+
=
π
C = 1,386
1.2. Xác định số lượng cọc cát.

0
0
1
.
ε
ε

ε
+
−
=
tk
f
F
n
;
Trong đó: F
nc
= 1,4b(a+0,4b)=1,4.17,375(1+0,4.17,375) = 193,384(m
2
)
f =
4
4.0.14,3
2
= 0,126(m
2
)
Vậy n =
)322,11.(126,0
)971,0322,1.(384,193
+
−
≈
232,523 cọc
1.3. Xác định chiều dài cọc L:
- Xác định chiều sâu nén chặt

Áp dụng phương pháp tương đương ta có, đối với đất sét và móng cứng tuyệt
đối tiết diện hình vuông tra bảng (4-3) ta được:A
O
ω
= 1,58 (ứng v ới
µ
= 0,35,
b
a
= 1)

23
Áp dụng công thức : h
s
= A
O
ω
.b= 1,58.1= 1,58(m)
Chiều dày vùng chịu nén kể từ đế móng tính theo công thức: H= 2.h
s
=2.1,58 =
3,16(m)
Để xét đến hiện tượng đất bị tơi ra ở phần trên khi đóng cọc cát thì chiều dài
toàn bộ của cọc cát sẽ lấy từ mặt cắt thiên nhiên đến vùng chịu nén tức là: l
c
= 3,2+1=
4,2(m)
- Kiểm nghiệm sức chịu tải ở dưới đế móng sau khi nén chặt bằng cọc cát.
Dựa vào bảng (4-4a) và hệ số
nc

ε
xác định được gần đúng các trị số c,
ϕ
,Eo
Khi
nc
ε
= 0,792 ta có C
tc
= 0,2 (t/m
2
) ,
ϕ
= 26
o
, E
o
= 110 (g/cm
2
)
Với
ϕ
= 26
o
ta có : A= 0,84 , B= 4,37 , D= 6,9
Tính R
tc
theo công thức:
R
tc

=m[(A.b+B.h).γ+D.C
tc
=1[(0,84.17,375+4,37.0).2,085+6,9.0,2]
= 12,241(t/m
2
)
Ứng suất dưới đế móng:

mtb
tc
o
h
F
P
.
γσ
+=
=
375,17
375,17.5,4.71,1
= 7,695(t/m
2
)
Như vậy:
O
σ
< R
tc
.Do đó thoả mãn điều kiện ,cho nên phương pháp nén chặt
đất bằng cọc cát ở đây là hợp lý.

- Tính toán độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát.
Ta có :
O
o
E
a
β
=
Trong trường hợp của bài toán ta xét
4,0
=
β
và a
o
= 00364,0
110
4,0
= (cm
2
/kg)
Xác định áp lực gây lún p theo công thức:
p =
h
o
.
γ
σ
− = 7,695-1,71.0= 7,695(t/m
2
)

Vậy: S
c
= 0,00364.158.0,7695= 0,0442(cm)
Độ lún dự tính rất nhỏ so với độ lún cho phép ,vì vậy phương pháp nén chặt đất
bằng cọc cát áp dụng hiệu quả rõ rệt và hoàn toàn hợp lý.
2. Tính toán ổn định
- PP geoslope
- Hình Hình 20 thể hiện được sự ổn định của đê sau khi sử dụng cọc cát để gia
cố nền.Với hệ số Kmin =1,594.

24
1
2
3 4
5
6
7
1
2 3
4
5
67
8
9
10
11
12 13
14 15
16 17
1819

20
21 22
m=3
m=2 . 75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
coc cat
dat dap


Hình 19. Sơ đồ phân tích ổn định đê xử lý bằng cọc cát

1.594
m=3
m=2.75
3m
1,5m
5m
lop1
lop2
coc cat
dat dap

Hình 20. Hệ số ổn định nhỏ nhất xử lý nền bằng cọc cát K
minmin
= 1,594

VIII. PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC
8.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển
Sơ đồ mặt cắt đê như trên(hình 1)
8.2. Yêu cầu
1. Tính toán các thông số khi dùng phương pháp giếng cát.
2. Tính toán ổn định.
8.3. Giải bài toán
1. PP nén trước dùng giếng cát.T ính toán các thông số.