Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu phương pháp tính ổn định cho kè trên hệ thống cọc, áp dụng cho công trình kè Ngòi Đum - tỉnh Lào Cai

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.59 MB, 88 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BAN CAM KET

Tên dé tài luận văn: “Nghién cứu phương pháp tinh 6n định cho kè trên hệ thong

cọc, áp dụng cho cơng trình kè Ngoi Dum - tinh Lao Cai”

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tơi hồn tồn là do tơi làm. Những kết quảnghiên cứu không sao chép từ bất kỳ nguồn thơng tin nào khác. Nếu vi phạm tơi xinhồn tồn chịu trách nhiệm, chịu bất ky các hình thức ky luật nao của Nhà trường.

Học viên

Thén Ngọc Sơn

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Trước hit ti xn bay 6 lòng biết ơn âu sắc đến thy giáo hướng

chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với dé tài "feu phương pháp tỉnh Ân

in PGS.TS. Nguyễn.

"Ngọc Thắng, người đã hưởng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa học cho

luận văn,

Xin cảm ơn Nhà trường, các thiy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đảo

tao Dai học và sau Dai học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên cứu.

“Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo công ty cỗ phan tư vấn xây dựng Sông Hồng LaoCi đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập va làm luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp rong đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho túc giảtrong quả tình học tập cơng như hồn thiện luận van,

Cuối cùng tác giả xin bảy tỏ lông biết ơn sâu sắc đến cha me, các anh em trong gia

Hình go điều kiện cho tác giá hồn thành q tình học tip và viết luận văn này

Hà Nội, ngày... thẳng ..ndm 2017“Hạc viên cao học

“Thần Ngọc Sơn

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

MỤC LỤCMỞ DAU

1. Tên đ từ

2. Tính cắp thiết của đ ti

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu,

CHƯƠNG I: TONG QUAN VỆ KE VÀ TÍNH TỐN ON ĐỊNH CHO KE

1.1 Tình hình xây dụng kề trên thLLL Tinh hình xây dụng

CHƯƠNG 2: PHAN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN ON ĐỊNH

CHO KE TREN HE THONG COC

2.2.1 Cấu trúc thành phần của đắt

322 ấu trúc thành phần của đất22:3. Dang thắm nước

2.2.4. Phương trình vi phân cơ bản của bài toán thấm

2.2.5, Giải bài oán thắm bằng phương pháp phần từ hữu hạn

2.3. Lựa chọn phương pháp tính.2.4. Phương pháp tinh

2.4.1 Tính tốn ơn định theophương pháp phần tử hữu hạn.

2.5 Lara chọn phương pháp tinh toán ổn định kẻ được gia cổ bằng cọc.

2.6 Lựa chọn phần mễm tính tốn

2.7 Kết luận chương 2

'CHƯƠNG 3: UNG DUNG PHAN TICH ON ĐỊNH KÈ NGOI BUM TINH LAO CAL...56

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

3. Kiến nghĩ

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

cơng trình.

82

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

DANH MỤC HÌNH VEHình L2. Ke Sơng tại Hà Khẩu — Trung Quốc

Hình L3. Kẻ để bịtheo cơng nghệ Hà LanHình L4. Ke tường đứng

Hình 1.5, Ke mái nghiêng.Hình 1.6. Thảm ro đá

"Hình L8. Cầu go ke lát mái

Hình 1.7. Thảm bê tơngHình 1.9, Hình ảnh kè lát máiHình 1.10, Mỏ hàn cọc

Hình 1.11. Kết cấu ke tường đứng trên nên cọc.

1.12, Gia cổ bở bằng coe te

Hình 1.13. Ứng dụng cọc bề tơng trong gia cổ kề

Hình 1.14, Coe cit ván b tơng cốt thép

Hình 2.1. Hình ảnh mặt trượt cơng tinh

Hình 2.2. Định luật coulomb với đắt rờiHình 2.3. Định luật coulomb với đắt dính

Hình 24. Đường Coulom kéo dài

2.5. Trạng thái ứng suất tại điểm M trong nền đắt

Hình 2.6. Vong trịn Morh ứng suất

Hình 2.9. Thế truyền động pha nước

Hình 2.10. Quan hé ứng suất ~ biển dang (dan - deo).

Hình 2.11, Đường bao cực hạn

Hình 2.12, Lý thuyết phá hoại Mohr ~ Coulomb

Hình 2.13. Quan hệ ứng suất pháp và ứng suất cắt, giảm cường độ chống cắt

Hình 3,1. Bình đỗ tuyến kèHình 3.2 Mặt cắt ngang kè

Hình 3.3. Sơ đồ mặt cất ngang ke khi chưa có cọc

a63T¡

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Hình 3.4. Kết quả tính én định hệ số 6n định theo Bishop ( theo TCN262-2000 thi<1.4) nên mắt ôn định Mã

Hình 3.5, Sơ đồ mặt cắt ngang kẻ khi có cọc. T8Hình 3.6. Kết quả tinh ổn định hệ số ôn định theo Bishop (theo TCN262-2000 thì

<L4) nên ôn định 2

Hình 3.7. Tổng chuyển vị 29Hình 38, Ứng suất theo phương Y m9

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 3.1. Tổng hop các lực tác dung kẻ đứng 7m ¬Bảng 3.2 Tổng hợp các lục tác dụng kẻ đứng 6.5m 70

Bảng 3.3. Kết quả tinh toần ứng sất n

Bang 3.4. Bảng tính độ lún. T3Bảng 3.6. Bảng tính độ lún 15Bang 3.7. Thơng số cọc BTCT 20x20 cm. 76

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

1. Tên đề tài:

*NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ON ĐỊNH CHO KE TREN HỆTHONG CỌC, ÁP DỤNG CHO CÔNG TRINH KE NGỊI ĐUM- TINH LAO

2. Tính cắp thiết của đề tài.

‘Tinh Lio Cai nối chung và Phường Kim Tân nối riếng chiếm một vị trí quan trọng

trong sự phát triển kính tế xã hội của tinh Lao Cai Đây là đầu mỗi giao thông cia

lộ 58 đi các tinh lân cận Yên Bái, Phú Thọ, Việt T và tới Hà Nội

qu

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Người dân sinh sống hai bên bờ sông. khu vue phường Kim Tân dang hết sức lo lắng

khi hiện tượng sat lở bờ ngày càng mạnh và có xu hướng xâm nhập sâu vào khu dân

"Trong những năm qua, Chính quyển các cấp của tinh Lao Cai đã đầu tư rất nhiều vào

việc xây dựng các cơng trình kè bảo vệ bờ sơng. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của biển đối.

khí hậu và tác động của quá tình phát triển kinh tẾ xã hội nên xu thể sat lỡ bở sông

ngày cing trở nên trầm trọng và nếu khơng có bipháp kịp thời để bảo vệ bở thi tính

mạng và tài sản của người dân sẽ bị de doa nghiêm trọng. Vi thé, việc xây dựng tuyển

kẻ để bảo vệ bar sông khỏi bị ạt lở, lam tăng khả năng thốt lũ, truyỄn triểu của sơng.

đồng thời tạo về mỹ quan cho khu vực đồ thị à hết sức cần thiết, đáp ứng được mong

muốn của người din trong khu vực nổi riéng và trong huyện, trong tỉnh nổi chung

“Tuyến kè bảo vệ bờ sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng bệ thống kết cấu hạtổng khu vực góp phần phát triển kinh tế xã hội của Phường.

"Mục tiêu của đề tài.

- Phân tích và đánh gi các giải pháp chống sat lở, dn định bờ sông, bảo vệ các khudân ou, kết cấu hating ở phường Kim Tân

~ Nghiên cứu tính tốn ổn định của kè trên hệ thống cọc

Phân ích các phương pháp tính ton ơn định, lựa chọn nhằm tim ra phương pháp phi

hợp tiếp cận với ứng xử của cơng trình dé tính tốn én định cho kẻ được gia cố bingsọc và p dụng cho cơng tình thực tễ

3... Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.a. Cách tiếp cận

DE tai luận văn liên quan đến vấn đề giải pháp cơng tình bảo vệ bờ sơng cho một

vùng nghiên cứu cụ thé, vì vậy s

những diễn biển về lịng sơng. bờ sơng vùng nghiên cứu và những khu vực tương tự

khác trong và ngoài tỉnh kết hợp với quay phim, chụp ảnh, phỏng vấn các ngành chứcnăng và người din địa phương tại những vùng bờ sông bị sat lỡ để tìm hiểu ngunnhân

Tip cận mơ hình tốn: xây dựng mơ hình kiểm định én định mái dốc bằng phin mềm,

Geostudio.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

cận từ các nguồn thông tin (kiên mang, tàwu thu thập từ cýcự án có liêncquan), từ nguồn tri thức khoa bọc (các để tài, luận văn, luận án đã thực hiện) để giảiquyết vin đề

b. Phương pháp nghiên cứu sau:

1. Thu thập, phân tích, tổng hợp các tả liệu, các kết quả nghiên cứu của các tác giả

khác đã cơng. trong và ngồi nước liên quan đến luận án,

2. Nghiên cứu lý thuyết, Phân tich vẫn để nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết về ôn định

của ké theo phương pháp cân bằng giới hạn phân thôi vi phương pháp phần tử hữu

hạn

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

'CHƯƠNG I: TONG QUAN VE KE VÀ TÍNH TỐN ON ĐỊNH CHO KE

Bờ sơng chịu tác động của dòng chảy nên dễ bi xi lở, cần phải làm kề bảo vệ

Trong các trường hợp khác, do nhu cầu phát iển kinh t& xây dựng các điểm du lịchcảnh quan ven bar sơng vũng đơ thị cũng có như cầu kỳ bờ. Tổng quan về giải pháp

xây dựng kè chống sạt lờ bờ sông,n hiện nay,1... Giải pháp thông thường hiện đang sử dụng

= Trồng các loại cây thân thiện với môi trường để chồng sat lở đắt,

= Ding các loại vật liệu địa phương như cọc gỗ, cử tram, ván gỗ....;

= Dùng kết cấu đá xây, gạch xây tại chỗ tạo mái taluy chống sat lở:

= Dang kết cấu kè bê tông, bê tông cốt thép dé tại chỗ,

= Dùng cọc BTCT kết hợp các bản chắn đất,

= Dùng cọc vấn thép;

~ Ding kết hợp các giải pháp trên

2. Sử dụng công nghệ mới (cọc vấn Dự ứng lực): Dùng cọc ván bê tông dự ứng lục

1.1. Tình hình xây dựng kè trên thé giới và Việt Nam1.1.1. Tình hình xây dựng kè trên thé giái

Ngày nay ở các nước như Ha Lan, Mỹ, Nhat... với sự phát tiển của khoa học côngnghệ, vật liệu mới và máy móc thi cơng hiện đại đã xây dựng được các hệ thơng cơng

trình kiên có hiếm. Trước diylại những ảnh hưởng từ biển với ấn su

quan điểm thiết ng ở các nước châu Âu là hạn ch tối đa sóng trần

qua do vậy cao trình đình đê ké rất cao nhưng rủi ro khi xay ra sự cố thi hậu quả là rất

lớn. Trong những năm gần dây, tư duy và phương pháp luận thiết kế dé kẻ ở các nước

phát triển đã và đang có sự biến chuyển rõ rét. Giải pháp kết cấu, chức năng và điều

kiện làm việc của để ké được đưa ra xem xét một cách chỉnh thể hơn theo quan điểm

hệ thông, bền vững và hài hịa với mơi trường. Về cầu tạo hình học và kết cấu: Khi xây

dựng hoặc nâng rit cao để chống (không cho phép) sống trin qua thi dinđến cơng tình Ảnh hưởng đến cảnh quan của vùng bờ. Tuy nhiên vẫn cóthể bị hư hong do áp lực sóng lớn dẫn tới thiệt hại khơn lường. Thay vào đó ta có thể

xây dựng để chịu được sóng trin qua đề kè, nhưng không thể bị vỡ. Tắt nhiên khi chấp

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

nhận sóng trần cũng có nghĩa là chấp nhận một số thiệt hại nhất định ở vùng phía sau

.được bảo vệ, tuy nhiên so với trường hợp vỡ đề kẻ thi thiệt hai trong trường hợp này là

không đáng kẻ. Đặc biết là nếu như một khoảng khơng gian nhất định phía su ta quy

"hoạch thành vùng đệm đa chức năng dé thích nghỉ với điều kiện bị ngập ở một mức độ

‘va tin suất nhất định. Đây chính là cách tiếp cận theo quan điểm hệ thống, lợi dụng

tổng hợp, và

Defence Zone) của liên minh Châu Âu.

Tiên thế giới, nghiên cứu đánh giá hiệu quả các công tinh bảo vệ by được đề cao

vũng vùng bảo vệ bờ ComCoast (Combining Functions in Coastal

nhằm tạo cơ sở cho các nghiên cứu các cơng trình, kết cấu mới dé tăng cưởng khả.năng bảo vệ bờ và chỉnh trị sông, Những quốc gia di đầu trong lĩnh vực này phải kếđến như Hà Lan, Dan Mach, Trung Quốc, Mỹ.

Hinh 1.2. Ke Sông tại Hà Khẩu ~ Trung Quốc

Thể giới đang đứng trước nguy cơ do biển đổi khí hậu tồn cầu. Các nước phát triểnnhư Hà Lan, Anh, Mỹ... đều đã có những bước đi mạnh dạn, nhằm đón đầu các khả

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

tại, từ đó đề xuất ác biện pháp xử lý, ning cao để, gia cỗ lại kè, nâng tin suất

* Dang tường đứng.+ Ui điểm

= _ Khối lượng vậtliệ ít, đồi hỏi duy tụ khơng nhidu, có thé sử dụng mặt trong của kèđể neo đậu tau thuyền.

= Phần thing đứng thường được gia công trên bir (chủ động công nghệ ché tạo) nênbảo đảm chất lượng.

- _ Giải pháp thi công và tốc độ thi công hiệu quả cao.

+ NHược điểm:

+ _ Phản lực mặt đứng tương đối lớn, dễ mắt én định. nên chỉ sử dụng thích hợp. với

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

vùng có. n địa chất tương đối tố. Nhiễu sự cổ đã xây ra với loại kè này sẽ tình

trong phi san.

- Céng nghệ thi cơng hiện đại, địi hỏi độ chính xác cao.

“Các hình thức tưởng đứng có thé dip dụng: tường cọc bản bê tơng cốt thép dự ứng lực(BTCTDUL) có neo.

* Cúc loại kẻ tường đứng đang được sử dung+)Cử bản BTCTDUL

Từ trước để nay cúc cơng tình xây dụng, giao thơng, cầu cảng, cơng tinh kỳ chẳng

xói lở bảo vệ ba sơng, borlên vật liệu thưởng được sử dung là cọc bê tông + tường,

chắn d gia cổ bảo vệ. Do vậy, khối lượng vật liệu sử dụng thường rắt lớn, thời gian thi

công kéo dài ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của nhân dân.

“Trên thể giới từ những năm 1990 ở các nước phát triển như Nhật Bản, Hà Lan, Mỹ, đã

nghiên cửu và ứng dụng phd biển công nghệ cờ bê tông cốt thép dự ứng lực

(Prestressed Conerete Sheet Piles thay thể công nghệ truyỄn thống trên

Dang trờng đứng cit BTCTDUL tinh tụ việt đã được khẳng định và dẫn trở thành sự

lựa chọn dé gi cổ bở tại các khu vục dân cư đông đúc và han chế giải tba đền bù, Việc

lựa chọn có neo hay khơng neo phụ thukhả năng dip ứng cho

việc bổ tr thiết bị đông cọc dài và yêu cầu khi thác tuyến kè

~_ Tiêu hao năng lượng sóng triệt để nên phản xa sóng nhỏ khơng gây nhiễu động cho

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

+ Tan dụng được nguồn vật liệu địa phương. Cao trình đỉnh có thể giảm thấp do hạn

chế được chiều cao sóng leo

= Thiết bị thi cơng đơn giản có thể kết hợp được cả thiết bị hiện đại, thô sơ và thủ

công trong cùng một công trường

= Công tác tính tốn ơn định mái bờ đơn giản khơng cẳn đòi hỏi thăm dò địa chất quá

+ NHược điềm

+ Luong vit igu và sức lao động tn hao nhiều trong trường hợp độ sâu lớn

~_ Hạn chế tận dụng được các mép kẻ trong và ngoài để neo đậu tàu thuyền.

Hình 1.5. Kè mái nghiêng:

“Tốc độ thi cơng chậm, thường phải kết hợp đê quây và thi công vào lúc trigu rút

~ Chân kẻ thường ảnh hưởng đến Tung tầu và diện tích mắt đất lớn, khó kết hợp làm

đường giao thơng phía trong ke.

2.2.1.2. Các hình thức gia cố bảo vệ mái nghiêng.

= Các hình thức bảo vệ bờ đã và đang được sử dung rộng rãi ở Việt Nam và trên thé

giới ắt phong phú, đa dạng

2.2.13. Báo vệ bằng kế câu tơi rồi

= Loại kết cấu tơi rời linh hoạt bao gồm đá tự nhiên, đá ché, bé tông đúc sẵn lắp ghép

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

kết với nhau bằng ma sit, bảo vệ bir bằng chính trong lượng ban thân. Loại cấu

Kiện này dễ biến dang theo nén,d8 sửa chữa song để chống được sóng thi trong lượng

của từng cầu kiện phải rấ lớn

“Thế ôn định tổng thé vững chắc, vì vật liệu rời nếu xây ra mắt 6n định cục bộ (hin,

sult...) {tan hưởng đến tồn bộ tuyến kẻ, Do đó thích hợp với hẳu hết các loại đắt nền

Sự lồi lõm của địa hình khơng ảnh hướng đến thi cơng, thích ứng được với tác động

môi, x6i của sống

= Một số loại kết cấu toi rồi lĩnh hoạt có khả năng tự điều chỉnh được nên khá ổn

định. Tuy nhiên, loại kết cầu này chủ yếu dùng để giảm năng lượng sông đảnh trực

tiếp vào bờ nên thường chỉ áp dụng trong các cơng trình dé biển. Trước đây, có xuhướng chế tạo các cục bể ông âm dương xép ngàm vào nhau. Hiện nay, cổ xu hướngchuyén sang chế tạo các cột bê tông én định bằng trọng lượng. Kết cấu này có wu điểm

liên kết giữa các khối nhờ ma sát ở các mặt tiếp xúc. Để duy trì ơn định khi nó chịu tác

dang của sóng, đồng chảy thì trong lượng bản thân của từng cầu kiện phải đủ lớn2.2.14. Giải pháp có kế edu rời link hoại ne điều chink

“Trong cơng tình bảo vệ bờ có kết cấu ơi rời, thì trọng lượng của mỗi cấu kiến phải đủ

lớn để chống được ác động của sóng và đồng chảy. Bé giảm trọng lượng của mỗi cầukiện mà vẫn chống được tác động của sóng và dịng chảy cin liên kết từng cấu kiện cótrọng lượng nhỏ lại với nhau thành từng băng dài ghép lin kể nhau hoặc thành mảng

lớn. Tuy nhiên các liên kết này chi thích ứng với các loại nề tương đổi ôn định, không

£6 hiện tượng lún cục bộ lớn, đặc biệt lớp lọc dim bảo. các mỗi liên kết bén vữngTrên thgiới lên kết linh hoạt tạo thành mang đã được sử dụng cho nhiều cơng trình,

Đây chính là

song các mỗi lên thường bị phá hỏng khi xây dựng trên nén d

những tổ ti hạn chế của loại itn kết này

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Để khắc phục người ta sử dụng cí tiêng biệt 6 hình dang hợp lý tự liên kết

só khả năng tự điều chỉnh. Nguyên tắc để chế tạo và ứng dụng một cấu kiện phúc hình

(đi dang) cho cơng trình bảo vệ bở là

= Trọng lượng phải nhỏ hơn khối bê tơng hình hộp trong cùng một điều kiện ứng

Điễu kiện thir nghiệm mỗi khối ở mỗi nước rit khác nhan. Vi vậy dưới tác động cùng

một số yêu tổ ne nhiên giống nhau, có th trọng lượng chon khác nhau ở mỗi nơi2.2.1, Giảipháp bảo vệ có kế cấu lin khối

* Bảo vệ bờ bằng đá xây liên khối

C6 hủ hình thức bảo vệ bờ bằng đá xây liền khối

= Xây di bằng cách đỗ vữa lớt nén, sau đó xây từng viên đá thành tắm có chiều rộng

tùy ý, tạo khóp nỗi bằng bao ải nhựa đường

= Bi chit mạch bằng cách xếp di chèn chặt, sau đó đổ vữa chit mach phía trên+Ưu đi

= Liên kết các viên đá li với nhau thành tắm lớn đủ trọng lượng dé ổn định. Các khehở giữa các hịn đá được bịt kín chong được dong xói ảnh hưởng trực tiếp xuống nẻn.

+ Sir dụng được các loại da cổ kích thước và trọng lượng nhỏ, vật liệu đễ ma, thi

công đơn giản dễ dang.

+ Nhược điểm

_ Trong tường hợp mát kn không đề làm cho tắm lớn đá xây, đ chit mach lún theo

tạo vết nứt gây theo mạch vữa, khi đó dng chảy sẽ tác động trực tiếp xuống nên, moi

vậtliệu thân công tinh gây lún sập cơng trình nhanh chóng

= Do tị cơng tại chỗ nên cơng việc bảo dưỡng khó thực

chất lượng cơng trình thường khơng đạt theo u cầu thiết kế

=n được hồn chỉnh dẫn tới

* Bảo vệ bờ bằng tắm bê tông đồ tại chỗ.

Cong tinh bảo vệ bở cấu tạo bằng tim bé lông hay BTCT đỗ ti chỗ được chia hành

các tắm có các kích thước khác nhau: 2x2m, 4x4m, 5x5m, 10x10m, 15x15m hoặc.thoát nước. Về mặt kết u, loại

20x20m, Để giảm áp lực diy ni có bổ tx thêm các

é ly dig trên nền đất yếu và thi công tại chỗnày thuộc loại kết cấu vĩnh cửu nhưng vì

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

được sử dụng ở nhiều

cơng trình dễ bị dit gay sập từng ming. Loại kết cfu này,

nước và thé giới nhưng hiện nay đã hạn chế dùng loại này để bảo vệ ba

* Báo vệ bờ bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn

“Các cấu kiện bê tơng bằng hình hộp vng hoặc hộp chữ nhật kích cỡ: Ix0.4x0 25mhoặc 0.5x0.5x0.15m... được xây bằng vữa, sau đó trit mat ngoài một lớp vữa dày 2 ~em tạo thành từng bản kích thước 2x4m hoặc 2x6m

“Cấu kiện bé tông đúc sẵn chất lượng tốt, thi công nhanh nhưng với những khổi trọng

lượng lớn thì thi cơng gặp nhiều khó khăn. Nếu cơng tác xây trất khơng đảm bảo thi

‘dud tác dụng của sóng và dong chảy các cầu kiện bê tơng bị biến dang và vật

cơng trình dễ bị moi ra gây hư hại cơng trình

2.2.1.6. Một số loại khác‘ham ro đá

Thảm đá Reno Mattress gồm có 4 bộ phận: tắm day, tắm mặt bên, vách ngăn và nip

đây, Mỗi tắm được gia công từ sợi lưới thép bên xoắn đơi hình lục giác nung mềm,

trong kẽm và bọc một lớp PVC đặc biệt, liên tục dày từ 0,4-0,6mm, ở mặt day, các mặt

bên và mặt ngoài cùng của mỗi tắm thảm là các tắm lưới liên tiếp nhau tạo thành một

khoang chứa nhiều ngăn có mặt trên ho. Vách ngăn được đặt cách nhau Im. Mặt đáy,

vách ngăn nip đậy cing ding loại lưới tương tự. ở tit cả mép của tắm vách lưới đều có

day thép tring kẽm bọc PVC với đường kính lớn hơn loại dây dùng để dan lưới nhằmtăng cường thêm khá năng chịu lực của kết cầu.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Hình 1.6. Thảm ro đá+ Ưu điểm:

Kết cấu thảm đá chịu được áp lực của sóng và đồng chảy tác động, Do lưới thép được.‘boc một lớp PVC đặc biệt nên có thé chống lại sự ăn mỏn, bảo vệ cơng trình trong môitrường nước mặn và môi trường bị 6 nhiễm.

Lưới bện kép hình lục giác cho phép kết cấu chịu được lún không đều khá lớn mà

không bị đứt gãy. Đặc điểm này đặc biệt quan trọng khi kết cầu được đặt trên nền đấtkhơng én định ở vùng có thể bị x6i ngằm do sóng và dong chảy tác động.

Thâm di có thể làm chúc năng thốt nước giúp giảm áp lực lên mái dốc, giữ cho máiđất dn định

Ngn vật liệu ln có sẵn, ít phải bảo dưỡng.

+ Nhược điểm

“Trọng lượng của thâm rắt nặng mà diện tích thảm khơng lớn, phải nỗi nhiễu thảm mới

kín được lịng sơng,

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

‘Thi cơng các cơng tình lịng sông cần bảo vệ tới độ sâu lớn hơn 10m gặp rit nhiều

khó khăn, vị trí cần trải thảm khơng chính xác, mức độ lún, trượt của mỗi thảm khác

nhau, các hâm chồng lên nhau hay tách xa nhau khó điều chỉnh, đặc biệt ở mái sôngsố nén mềm yếu, hin không đều da làm cho các thâm lệch nhan, hở nén đt bị xối rồimắt ôn định

‘Thim mỹ kém, hay bị đứt sợi thép. Với các vùng du lich rác rưởi,nilông bầm vào

‘trong tất mat mỹ quan.

Gia cổ mái kè bằng cấu kiện bê tông Tsc-178

“Thâm bê tông tự chèn theo sáng chế của Tiến sỹ Phan Đức Tác đã được thử nghiệm

trong nhiễu cơng tình. Dây là một dạng mới trong xây dưng cơng tình bảo vệ bờ.

Hình thức gia cb đạp, đảm bảo khả năng chẳng x6i lở mái. Tuy nhiên do nén địa chất

yếu thường bị lún sụt cục bộ và khi lún sụt khó thay thể sửa chữa. Rat khó khăn trong

việc thi cơng tại vi tr nước sâu“Thám bê tông FS

“Thảm ES được cấu tạo bằng cách bơm bé tông tươi vào trong các ông vải ĐKT địnhdạng. Vật liệu định dang thảm bê tông (Eabrie formwork) được cấu tạo bởi hai lớp vải

địa kỹ thuật đặcft loại đột (Woven geolexile) có độ bền cao tạo khuôn vii chophép bom bê tong ( hoặc vũa xi măng vào trong để to thành thảm bê tơng bin chắc

chống thấm và bảo vệ cơng trình

Cong nghệ và vật liệu thảm bê tông được phát minh từ năm 1996 của nhóm các

chun gia Cơng ty Losiger- Thụy Sĩ (bằng sáng chế số 784625) va sau đồ được hoàn

thiện và ứng dung rộng rã ở các nước Mỹ, Nhật, Hà Lan, Hàn Quốc

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hinh L7. Thảm bé tông

+ Uu điểm cơ bản của thảm bê tông:

+ Biện pháp thi công đơn gidn, thi gian thi công nhanh chồng,

+ ‘Thich hợp với nỀn mềm yếu do phân bổ lực đều, vữa bê tơng rải che kín nỀn, trải

liên tục từ dưới lên trên.

= ‘Tham bê tông có thể thi cơng trong điều kiện ngập nước, nơi thường xun có đồngchảy mà khơng cin các biện pháp xử lý dip để quây hoặc thảo nước làm kh hổ móng.= Vật liệu định dạng thảm bê tơng bằng sợi tổng hợp có độ bền cao, trọng lượng nhẹ

nên thuận lợi khi vận chuyển và thí cơng, đặc biệt ở những nơi có địa hình phức tạp

‘Tham bê tơng có nhiều loại: loại tiêu chuẩn ( Standard type) dạng lưới ( mesh type),dạng phiến (Slab type) và dạng tắm lọc (filter type). Tùy tính chất từng cơng tình.

điều kiện địa chất, địa hình va thủy văn dịng chảy để tính tốn chọn loại thảm bê tơngcổ kích thước và độ dày phù hợp.

“Thảm bê tơng có độ day 5-50cm:

= Logi tham có chiều đầy 5-1Sem: bơm vật liệu vữa xi măng (Mortar).

~ Logi thảm có chiều day 20-50em: bơm vật liệu bé tơng (concrete). Thơng thường

thámtơng chồng xói lờ bờ đùng loại có độ day 15-30em.

1.2. Các phương án kết cấu kè được đề xuất:

4. Giải pháp ke lát mái:

à gia cổ trực tếp lên mái bở sông nhằm chống xi lở do tác động của dong chảy vàsóng. Kết cấu kề gdm chân kẻ đính kề và thân kẻ (Hình 1.13)

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

"Tĩnh tốn thiết kế kề at mái cn xá định các thông số sau

Vị tí, phạm vi và quy mơ: Phải xác định bằng tính tốn thuỷ lực và ổn định hoặc theo

Xết quả thí nghiệm mơ hình kết hop với quan trắc thực địa. Trường hợp xử lý đột xuất.se bộ cần căn cứ vào tình hình xói lờ thực tế để xác định

Cao trình đỉnh chân kè: Được lấy cao hơn mực nước kiệt 95% với độ cao gia tăng là

iy chân kẻ: Khi tốc độ dng chay nhỏ hơn 2m/s, đường lach sâu xa bd, kéo dài chânkẻ đến chỗ mát bờ có hệ số mái dốc từ 3 4. Khi dong chảy thúc thẳng vào tuyển kè,

lạch sâu st bở, kéo chân kỳ ti lạch sâu

Kết cầu chân kẻ: Thường lầm bằng các loại vật liệu như đá hộc, rồng đá, rọ đá, thảm

đã... đ tiện việc thi công trong nước.

Mái kè: Hệ số mái xác định theo kết qua tinh tốn ơn định.

'Việc xây dựng kè lát mái đơn giản hơn hệtống mỏ hàn, kinh phi thấp hơn, ít ảnh

hưởng tới thốt lũ, giao thơng thuy nên xu thé hiện nay thường sử dụng giải pháp này.‘Tuy nhiên nó ít có tác dụng cải thiện đường bờ, diện tích chiếm đắt lớn.

5, Giải pháp kè mém

Là loại kè không kín nước (cịn gọi là kè xun thơng) nhằm làm giảm tốc độ dòng

chảy, gây bồi lắng. Thường sử dung hai loại là bãi cây chim hoặc mỏ hàn cọc

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

5 en

Hình 1.10. Mỏ han coc

- Bãi cây chìm; Thường sử dụng cụm cây tr nguyên cành lá.. thi theo hình hoa mại

= Mơ hàn cọc; Thường sử dung trong trường hợp chiều dài mỏ hàn lớn hơn Sôm, khả

năng chống xối của đất ba thấp và phải có thit bị đóng cọc

c Giải pháp ke dang tường đứng

Ké có hình thức như một tường chắn dat bằng bê tông, bê tông cốt thép hoặc đá xây.

sông tình thuỷ lợi H.D-T.L-C-4-76 của Bộ Nongnghiệp và Phát triển nơng thơn, wong các cơng tình thuỷ lợi thường sử dụng tường

“Theo Hướng dẫn thiết kể tường cchin có dang kết cầu sau:

Tưởng khối diễn khối): Bảng bê tông, đã hộc hoặc gạch xây, sự ôn định của tường chủyếu nhờ trong lượng bản thân. Kích thước mặt cắt tường được xắc định từ điễu kiện ổnđịnh vỀ lật với giả thiết hình thành khe thơng suốt tai mặt cắt tinh tốn

"Tưởng bản góc (iễn khối: Bằng bê tơng hoặc bể tông cốt thép, sự ổn định của twigchiyéu nhờ trong lượng khối it đề lên bản đáy và trọng lượng bản thân tường. Kích

thước mặt cắt tường được xác định từ điều kiện độ bền chống nứt tại những vùng chịu.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

“Tường bản góc có chống (lip ghép hoặc iễn khối lấp ghép): Bằng BTCT, có tác dụng

tiết kiệm cốt thép, tốc độthi công nhanh.

“Tường bê tông cốt thép xây dựng nơi nền đất không tốt thường chi áp dụng cho kẻ đi«qua các trung tâm thị tắn, thị xã. thành phố có u cầu tính mỹ thuật. Khi kề trên nềnđất yếu thì việc sử dụng tường chắn sẽ địi hỏi xử lý nền móng phức tạp và tốn kém.

hơn khi sử dụng kẻ mái nghiêng Chân k thường được gia cổ bằng các loại coe. Day là

sid pháp xử lý phần chân kè cho những đoạn kề có tằng đất yếu dưới cơ kè khơng diy

lắm, có thể đơng được cọc đến ting đất tốt

Hình 1.11. Kết cầu kè tường đứng trên nền cọc

1.3 Ứng dụng cọc trong gia cổ ổn định ke

Hiện nay, do việc phát triển của khoa học công nghệ cũng như biện pháp thi cơng tiềnnhất định. Hiện có„ việc thiết kế và thi cơng móng đã đạt được những bước ti

nhiều phương pháp được áp dụng vào việc xử lý nén đắt u bằng cọc, ty vào từng

ơng trình liễn

loại cơng inh( cấp cơng trình, địa bình, địa chất, mật độ dân cư,

kẺ.) mà ta chọn phương pháp xử lý nén đất yêu bằng loại cọc nào cho thích hợp Xử lý

nên dit yêu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nên đất, cải hiện một số tính

chit cơ lý của nền đất yêu như: Giảm hg số ng, giảm tn nền lún, tăng độ chặt, tangtrì số modun biến dạng, ting cường độ chống cắt của dit... việc xử. lý nền đắt yến

đắt dip. l6]<n làm giảm tinh thắm của đắt, đảm bảo én định cho ki

4 Ứng dung coe a (cọc ire và coe cử rim)

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

- Với những loại cọc như cọc gỗ nó có lịch sử phát trién rất lâu đời. hiện nay việc Ukế và thi công loại cọc này cũng đã tương đối hồn thiện, đã có những quy phạm, tiêu

chuẩn áp đụng cho việc tính tốn thiết kỂ, triển khai thi công và kiểm tra chất lượng,Vige thi công cọc gỗ rất đơn giản thuận tiện, trước đây chủ yếu thi công bằng thủcông, gần đây việc thi cơng đã được sử dụng máy móc hồn tồn, tốc độ thi công

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

+ Coe tre được sử dụng ở những ving đất luôn luôn ẩm ướt, ngập nước. Nếu cọc tre

làm việc trong đất luôn ẩm tưới thì tuổi thọ sẽ khá cao (50-60 năm và lâu hơn). Nếu cọctre làm việc trong vùng đắt khơ ướt thất thường thì cọc rất nhanh chóng bị ai hoặc mục.(lúc này lại gây nguy hai cho nén mồng).

+ Coe cừ tram nên sử dung ở những vùng đắt yếu, bùn, có sức chịu tải thấp, khơng.

nên lạm dụng quá phương pháp xử lý kiểu này

+ Cả bai loi cọc này có ưu điễm là tận dụng được vt liệu địa phương, biện pháp thicông đơn giản

+ Phương pháp tính tốn và biện pháp thi cơng: Phương pháp tính tốn va biện pháp

thi cơng đơn gián, giá thành thấp, tến độ th công nhanh

bing dung cọc bé tông và bé cốt thép

‘Coe bê tông và bê tông cốt thép là loại cọc được sử dụng và phổ biển nhất ở Việt Namhiện nay. Coe bê tông cốt thép áp dụng tốt nhất cho các cơng tình ti trọng khơng lớn,

va chiễu sâu lớp đất u khơng sâusengreen

Hình 1.13. Ung dung cọc bê tơ

Véi kề hiện tại khí gặp nên đất u thì cần có các biện pháp gia cổ để đảm bảo ôn định

chân Ke và ôn định tổng thé kè, Xử lý nền móng phiin mái kẻ, cơ kẻ bằng cách gia cổ

các loại cọc ôn định nên móng phần chân kẻ, Đây là giải pháp xử lý phần chân kè cho.những đoạn kè có tằng dit yếu dưới cơ kẻ khơng dày lắm, có thé đóng được cọc đếnting đất tốt [6]

Ứng dung cọc cử vấn bé tông cốt tháp

~ Cử ván bê tông cốt thép hay cịn gọi là cọc ván bê tơng cốt thép hay tường cọc vấn là

một dang đặt biệt của trồng chin đất, thường được sử dụng để bảo v ng trình

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

ven sơng kết hợp với việc chẳng xi lỡ bờ sông. Từ tước đến nay các cơng tình xây

dưng, giao thơng, cầu cảng, cơng trình kè vẫn thường được sử dụng là cọc bể tông và

tường chin để gia cỗ và bảo về bờ nhưng các vật liệu trên ngày nay khơng cịn dépứng được nhu cầu sử dụng vì khối lượng vật liệu lớn, thi gian thi công kếo đài ảnh

hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của người dân.

= Coe cử vần bê tông rẻ hơn cọc ci len

= Coe ván bê tổng cốt thếp dự ứng lực tân dung được hết khả năng làm việc chịu nền

của bể tông và chịu kéo của thp, iết diện chịu lực ma sắt tăng từ 1.5 = 3 lẫn so với

loại ege vng có cùng tết diện ngang (khả năng chịu ải của cọc tinh theo đắt nbn

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

điều kiện địa chất khác nhau.

- C6 thể ứng dung trong nhiề

= Ché tạo trong cơng xưởng nên kiểm sốt được chất lượng cọc, thi công nhanh, mỹ

quan đẹp kh sit đụng ở kết cầu nổi trên mặt đất

~ Chế tạo được cọc dài hơn (có thé đến 24m/cọc) nên hạn chế mỗi ni

au khi thi công sẽ tạo thành 1 bức tường bê tông kín nên khả năng chống x6i cao,

hạn ch nở hơng của đất đắp bên trong:

~ Kết cầu sau khi thi cơng xong đảm bảo độ kín, khí. Với b rộng cọc lớn sẽ phát huy

tác dung chin các loại vit liệu, ngăn nước. Phù hợp với các cơng trình có chênh lệch

áp lực trước và sau khi đông cọc như ở mỗ cầu và đường dẫn

~ Cường độ chu lực cao tiết điện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm ting độ cứngvi khả năng chị lực của vấn

~ Tuổi thọ cơng trình cũng được nâng cao lên, bởi cọc ván BTCT dự ứng lực được sản.

xuất từ những vit liệu e6 cường độ cao, khả năng chịu ực tốt nên giãm được rất nhiều

trọng lượng vật tư cho cơng trình, dễ thay thé cọc mới khi những cọc cũ gặp sự cổ.

Hơn nữa, cũng nhờ thép được chống gi, chống ăn mon, khơng bị oxy hóa trong môitrường nước mặn cũng như nước phèn. chẳng được thim thấu nhờ sử dụng bing vật

liệu Vinyl cloride kh bin vũngNhược điểm

Gần khu vực nha dan khơng dùng đóng ngồi ra néu thi công phải tránh chắn động- Trong khu vực xây chen phải khoan mỗi rồi mới ép được cọc, m tiến độ thi công

tương đối chậm,

~ Công nghệ chế tao phức tạp hon cọc đồng thông thường.

~ Th cơng đơi hỏi độ chính xác cao, it bị thi sông hiện đại hơn (búa rung, bún thu!

lực, máy cắt nước áp lực..)

-Gi thành cao hơn cọc đóng truyền thống có cùng tết ign

~ Ma sắt âm (nết có) tác dụng lên cọc tăng gây bắt lợi khi dùng cọc ván chịu lực như.«oe ma sắt trong vũng đất yên

~ Khó thi cơng theo đường cong có bán kính nhỏ, el

sâu hạ cọc[5]

4. Ủng dung cọc Ống bê ông cắt thép

nối phức tạp làm hạn chế độ

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Đây là loại cơng tình sử dung các cọc ống BT để tạo thành thân mơ,Loại cơng tình

này đã được ứng dung ở Trung Quốc và Băngladet. Qua quá trình vận hành thực tế

cho thấy loại công tin cọc ống này có tác dụng day dịng, đã khống chế một cách cơbản thể sông và xu thé sat lờ bờ, có tác dụng can dang gây bồi rõ ột 15]

1.4 Sự cần thiết phải nghiên cứu

Sur ôn định âu dài của kể sơng có liên quan mật thiết với đặc điểm edu trúc địa chất vàcác yếu tổ địa chất động lực và thủy văn tương ứng Tỉnh toán ổn định cho kẻ sông phảiđược xết diy đủ trong một mỗi trường thủy địa cơ biển đổi. Qua thực tế cho thấy có rt

nhiều tuyển, đoạn ké sau khi đã dược xử lý mới chỉ trong một thời gian ngắn, bode chỉqua thử thách của một mùa là vẫn tiếp tục bị set trượt ngay tại vị trí đã được xử lý. Sự

sat tnrgt mãi ké din tối làm giảm tác dụng bảo vệ và kéo theo việc sửa chữa rt phứctạp và tốn kém. Như vậy công tác thiết kế xây đựng kẻ bảo vệ bờ cần phải được xemxét một cách thỏa đăng hơn tử nhiều góc độ nhằm dim bảo tinh ơn định lâu đãi cho

sơng trình

nh tốn ... nên cần

CCach tính chưa bám sit diễu kiện thực iễn, mắt thỏi g

tính tốn bằng phần mém và sử dụng phần từ hữu hạn đề tính tốn

L5. Kết luận chương

Thiệt hại hàng năm do hiện tượng xói lờ bở sông là rất lớn. Vin đề theo dõi. nghiêncứu sâu từ đó kim cơ sở khoa học cho việc để xuất được giải pháp kè bờ có hiệu quảsao về kinh tế và kỹ thuật là hết sức cần thiết và cắp bách

C6 nhiều loại kè bờ đã được ứng dung như giới thiệu ở trên, mỗi loại có những ưu và

kè phải

dựa vào các điều kiện cụ thể (1) Điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, tính ăn mòn của

nhược.khác nhau, phạm vi ứng dung khác nhau. Việc lựa chọn kí

ích sử dụng khác: ngồi chức năng bảo vệ chống xói lỡ, kè có.

mơi trường, .. (2) Mục

thể cịn có u cầu làm bến neo đậu thuyền, điểm ngăm cảnh, đường đi dạo, ... (3)

Điều kiện thi công (4) Khả năng đầu tư (vốn) và (5) Các yêu cầu khác.

Pham vi nghiên cứu của luận văn: Luận văn đi sâu vào kẻ bảo vệ bờ sông với các yêu

cầu cụ thể sau:

1. Ké được xây dựng để bảo vệ bờ . Trước tiên phải xây dựng kẻ dé làm chống sat lở

bờ sơng cho khu vực phía trong trong q trình thi cơng cũng như khai thác lâu dài sau

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

này. Trong quá trình thí. cơng phái bảo đảm vệ sinh mơi trường vùng vịnh (khơngbùn chay vio hoặc diy trdi vào ra ngồi vùng cho phép)

2. Ke phải có dang tường đứng. Phía trong kè là một tuyến đường giao thông nội bộ,

tải trọng xe HI3, Kícấu kè phải đảm bảo mỹ thuật, cảnh quan.

3. Trong khả năng kinh tế cho php của chủ đầu tr

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

'CHƯƠNG 2: PHAN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ONĐỊNH CHO KE TREN HỆ THONG CỌC

2.1 Độ bền, ste kháng cit cia

2.1.1 Sức kháng cắt của đất

ng trình bằng đắt hoặc khối đắt đắp sau vật chắn ... thường bị.phá hoại dưới dạng nỀn hoặc khối đất đắp bị trượt như hình 2-1, Sự trượt xây ra theo‘Dat nền cơng trình,

một mat nào đó trong khối đắt như hình vẽ là do ứng suất + (do ti trọng ngoài gây ra)tại các điểm trên mặt nào đó quá lớn, lớn bằng cường độ chống cắt . Khí trượt, khối

đất chuyển địch lớn gây mắt ôn định nén hoặc khối đất dip dẫn đến hư hỏng cơngtrình. Như vậy cường độ chống cắt xạ của dat là nhân tổ chủ yếu quyết định đến sự ôn.

định của khối đắt nền, đắt đấp) và an tồn cơng tình.

Nc it Dip ng tinny) g8fdpsuườndin

"Hình 2.1. Hình ảnh mặt trượt cơng trình

Dit ty là mơi trường rồi rac phân tin có nhiều lỗ rỗng nhưng có khả năng chẳng cắt

nhất định do các yếu tổ sau đây tạo thành

= Gita các hại có ma sắt bề mặt tạo nÊn lực ma sát= Gita các hạt cóchấtiền kết tạo nên lực liên kết

= Các hạtip xép xen ải vào nhau tạo nên lực cản kh bị cắt

Khả năng chống cắt 46 của dit được đánh giá bằng cường độ chống cắt tại từng,điểm trên mặt trượt

Cường độ chồng cắt s„ được hiểu là : lực chồng trượt lớn nhất trên một don vị diện tích

tại mặt trượt khi khối đất này trượt lên khối đắt kia

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

“Cường độ chống cắt phụ thuộc ứng suất pháp (do tải trọng ngoài gây ra) tác

dụng tại mặt trượt Đồ là điền khác biệt quan trọng của đất so với vật liệu xây dựng

Khác. Ngoài ra, cường độ chống cắt còn phụ thuộc vào cường độ ma sit bề mặt, lựcliên kết và lực cản giữa các hat đắc. Các yếu tổ này lại phụ thuộc vào chủ yêu vào loạiđất và tính chất co lý của chúng,

= Kích thước và hình dang hạt đất

= Thành phần khống vật và thành phần cấp phối hạt

~__ Độ chặt và độ âm của đất.

~ __ Tốc độ tăng tải va điều kiện thoát nước của đất v.v

Do phụ thuộc nhiều yếu tố. xác định cường độ chống cắt +, rất khó chính xátviệc xử lý thống kê và chọn dùng hợp lý kết qua thí nghiệm gặp nhiều khó khăn.

Dưới đây sẽ lần lượt trình bay định luật cơ bản về cường độ chồng cắt, điều kiện ứng

suất giới hạn, phương pháp xác định các đặc trưng cường độ chống cắt và một số vẫn

6 liên quan,

Dinh luật về cường độ chống cắt của đắt,

Nam 1773, trên cơ sở kết quả thí nghiệm cắt đối với đất cát C.A.Coulomb (Cu lơng)đã nêu biể thức xác định cường độ chống cắt của đất cát như sau:

oro ay

Trong đó.

+, Cường độ chẳng cắt ti một điểm tên mặt cắtø = ứng suất pháp tác dung trên mặt cắt tại điểm đó

«9 Be ma sat tong của đt et

Coulomb tiếp tục làm thí nghiệm cắt với đất dính và đề xuất biểu thức xác địnhcường độ chống cất của đắt dính dưới đầy

Tụ = ƠIgE0 +c (2.2)Trong đổ : ~ lực dính của đất

Biểu thức (2.1) và (22) biểu dị

và đã

in lượt quy luật về cường độchồng cắt của đất rờiinh, gọi chung li định luật coulomb về suing độ chống cất của

Đối với đất rời (ví dụ đất cáo c=0, do đó có thé coi biểu thức (2.1) là trường hợp đặc

biệt của biểu thức (2.2).

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Dinh luật coulomb có thể biểu diễ bằng đồ thị quan hộ giữa cường độ chống cất và

mặt cắt hình 2.

ứng suất pháp ơ tác đụng

Hình 2.2. Định luật coulomb với đất roi

Hinh 3.3. Định luật coulomb với đắt nh.

Tir biểu thức (2.1) và dé thị hình 2-2 thấy rằng +, và ơ_ có quan hệ đường thẳng va tỷlệ thuận với nhau. Khi ø =0 thì +, = điều đồ chứng tơ cường độ chẳng cắt của đất rời

do lực ma sát giữa các hạt đất trên mặt trượt tạo thành.

Còn với đất dính tức biễu thức (2.2) và đồ hi hình 2-3, thấy rằng cường độ chẳng cắt

gdm lực ma sát (ơtg@) và lực dính (c) tạo thành. Khi ø = 0, đường thẳng tp~o cắt trục

tung tai tung độ c tức cường độ chống cắt của dit dính lie đó chỉ cịn lực dính c tạo

Cin chỉ 16 rằng @, ¢ là hai tham số toán học của đường thẳng quan hệ +,~ø.

VE ý nghĩa vật lý @ .c có thể quy ước coi là đại lượng đặc trưng khả năng ma sit bề

mmặt và lực dính kết giữa các hạt đất

Định luật Coulomb trình bảy trên đây là những quan hệ đường thắng chỉ phản ánh gan

đúng cường độ ching cắt của đất Trên thực t, nhiỄu kết quả nghiên cứu cho thấy quanhệ giữa cường độ chẳng cắt ụ của đất và áp lực pháp tuyển o không phải là đường

thẳng mà có dang đường cong (hình 2-4). Ngồi1 cách giải thích coi các đại lượng @

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

và như gốc ma sắt rong và lực dính của đất không th xem là thỏa đăng, chỉ nên xem

là những tham số toán học hơn là những đại lượng có ý nghĩa vậtlý rõ rang

Vi vậy, một số tác giả kién nghị xác định cường độ chống eit của đất dính theo cơng

thức sau đây:

HOV (23)

Trong đó

Wa, ~ Góc chống cét, góc nghiêng của đoạn thing ni gốc tọa độ với didm với điểm

Mitiên đường Coulomb có ứng suất pháp ơ,(hình 2-4)

Tayar = hệ số chống cất của đất, có thể để dàng suy ra từ hình 2-5 như sau:

Tình 2.4. Đường Coulam kéo dài

Đối với dit dịnh, cường độ chống cất cịn có thể biểu diễn dưới dạng thứ ba như sau(hình 2-5): kéo dai đường Coulomb +, = ø tang@ + gặp trục hoành Oc tại O'. Chuyên.

trục +, thành trục +„ ta có hệ tọa độ mới zụ O ø. Với hệ tọa độ này đường coulomb di

cqua gốc tọa độ O' và có thể biểu diễn +, duới dang:

(ơ3nMeo(25)

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Bằng cách biểu điển này chúng ta đã chuyển đất dinh thành dit ri. Cách biểu diễn này

do Caquot (Pháp) đỀ nghỉ, được xem là một nguyên lý gọi là nguyên If áp lực dính

tương đương. [1]2.1.2, Độ bền của đất

2.2.1.7. Trang thái cân bằng bên và trạng thái cân bằng giới han tại một điểm

Điểm M trên hình 24 được coi là trạng thi cân bằng bằn( cân bằng ôn định) kh ti đóKhơng xây ra trượt đất và ứng suất tại đó thỏa man điều kiện sem, trong đó + à ứng

uất cit do tải trọng cơng trình gây ra, là cường độ chống cắt của đắt

"Ngược lại điểm M được coi là ở trang thái cân bằng giới hạn khi tại đó xây ra sự trượt

đất, các hạt đất trượt lên nhau và có một mặt trượt đi qua điểm đó. Tại đó ứng sui

22.18, Điều iện cân bằng giới han Mohr-Coulomb

Đăng thức += t là điều kiện cân bằng giới han tại một điểm trong dit. Đẳnghiêcác bài toán về cường độ chống cắt của dit như sức chịu tải của nên, áp lực dat lên vậtchin, ổn định mái đc v.... người ta thường biểu diễn điều kiện t= todd dạng mộtđẳng thức quan hệ giữa các thành phần ứng suất tạ đi

độ chồng cắt ọ,

ứng suất giới hạn tại điểm M.

n dang xét với đặc trưng cường,

dit. Biểu thức đó được thành lập trên cơ sở phân tí trạng thái

Tình 2.5. Trang thái ứng suất tại dm M trong nền dải

Trên hình 2-6 biểu diễn trạng thái ứng suất tại điểm M, gồm cúc thành phn ơ, , .xà ứng suất chính ơ (bài tốn phẳng)

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

=3 (øi+ø)121 (5, ~2, )eos2a!

;(øiø)+2(6i =øi) en

"Hình 2.6. Vong tron Morh ứng suất

Nếu tăng tải trọng p lên t tị số ứng suất tại M sẽ thay đổi và do đồ trang thái cânbằng ti M sẽ thay đổi theo, Nếu ting p đến giá trị giới bạn thì ứng suất tại M sẽ đạtgiá tr ứng suất cắt giới hạn và gây trượt đất theo mặt mn di qua điểm M (hình 2-6)

Vong trịn Mohr biểu diễn trạng thái ứng suất tại M lúc này là vịng trịn Mohr ứng

suất giới hạn, vịng B bình 2-7b. Toa độ điểm I rên vòng trồn này là ứng suất oy và

Tuy trên mặt trượt mn, xác định theo (2.8):

+ø,)+Ä (ø,~ø,)eos2ø, |

SH ca

(ơ.~e)sn3, |

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

“rong đó: 4, là góc cia mặt tượt mm làm với phương ứng suất chính nhỏ nhất oy(hình 2-6).

Xi mật phẳng mn là mặt trượt nên các ứng suất ø,..r,„ thỏa min điều kiện cân bằng

iới hạn và tuân thủ định luật Coulomb

Vay I vừa là điểm nằm trên vòng tồn Morh ứng sut giới han ( vòng trong B) vừa là

diém nằm trên đường thing Coulomb, tức 11a tiếp điểm của hai đường này, nghĩa là

vòng tròn Mohr ứng sult giới hạ tiếp xúc với đường Coulomb tạXXết tam giác ACIO: trên hình 2-7b được

"Đây là điều kiện cân bằng giới hạn Mohr-coulomb,

Điều kiện này được hiểu là nếu một điểm trong đất dạt trạng tái cân bằng giới hạn dù

trị số ứng suất tạo đó thỏa mãn đẳng thức (2.10). Ngược lại, nếu trị số ứng suất tại một

điểm nào dé thỏa mãn đẳng thức (2.10) thi điểm đó ở trạng thái cân bằng giới hạn. (11

như hình 2:

30

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

"Hình 2.7. Nước xuyên qua 15 réng của đập

Sự thấm nước của đất liên quan đến hiệu quả tích nước của đập, cổng và

hiệu quả dẫn nước vả tưới nước của kênh dẫn, bên cạnh đócưnliên quan đến ổn địnhthắm của đất. Dịng thắm có khả năng gây mắt ổn định của khối đt dẫn đến phá hoại

cơngnh. [2]

2.2.2. Cấu trúc thành phân của đắt

= Đất bão hoà: Đất bão hoà chỉ chứa hạt rắn và nước - lỗ rỗng chứa đầy nước,

nênmôi trường gồm 2 pha, độ bão hồ: V/V,= 1, độ chứa nước thé tích: 8= V/V =

V,¿V =n, độ rồng (n): n= V/V; [2]

v.v TÚoH

Đất bưo hoo

Vr — Thế tích rồng của phan tế đốtV — Thể tích củo phan tế đết

Hinh 2.8, Cấu trúc thành phần của đắc

2.2.3, Dang thắm nước

Dong nước thắm qua đắt không chỉ bị khổng chế bởi gradien áp lực mà cũngcơn bởigradient do độ chênh cao trình. Gradient áp lực và gradient cao trình được kết hợp lại48 cho một gradient cột nước thuỷ lực như là một thé truyền động cho dòng thắm trong

pha này. Điều này đúng cho cả đắt bão hồ và khơng bão hịa. [2]

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

2.2.3.1. Thế truyền động của pha nước

Thể truyền động của dong nước thắm xác định năng lượng hay khả năng của dong."Năng lượng tại một điểm được tínhtheo mức chuẩn. Mức chuẩn được chọn tuỷ ý vì chỉ‘gradient năng lượng giữa hai điểm là quan trong để mơ tả dịng thấm.

Tình 29. Thế trun động pha nước

“Tổng nang lượng ti điểm A có thể hiển thị theo năng lượng rên trọng lượng đơn viđược ơi là vị the hay cột nước thuỷ lực

h, - cột nước thuỷ lực hay cột nước tổng

Cột nước thuỷ lực gồm ba thành phần, 46 là cột nước trọng lực y, cột nước áp lựcđộ (72g). Cột nưới

các cột nước trong lực và áp lực. Do vậy, để lập một biển thức cho cột nước thuỷ lục

(lf), và cật nước tí Fc độ trong dắt khôngđáng kế so vớitại một điểm bất kỷ trong khối đất có thể đơn giản hod phương trình (2.11);

2.2.3.2. Định luật Darcy cho dat

Dong thấm của nước trong đất bão hồ thường được mơ tả bằng định luật Darcy.Darey (1856) phát biểu là tổ

nước thuỷ lực:

độ dòng nước thắm qua khối đất tỷ ệ với gradient cột

v- tốc độ thấm của nước

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

k- hệ số thấm

ti -gradien cột nước thuỷ lực theo hướng I 66 th ký hiệu 8

Hệ số lệ giữa vận tốc thẳm của nước và gradient cột nước thuỷ lực được gợi là hệ sốthắm k, Với một loại đắt bão hoà cụ thé, bộ số thắm tương đổi là hing số. Dẫu âm

trong phương trình (213) biễ th 8 các đông nước thẳm chảy theo hướng giảm cộtnước thuỷ lực. [2]

2.2.4. Phương tình vi phan cơ bản của bài tốn thắm.

CChia miễn thắm ra thành các pha từ dạng tử điện, ngũ điện bát diện nỗ với nhau ti

{X}, LY), toa độ của các điểm nút phần tử

“Cột hước thủy lực h tại mỗi điểm trong phần tử được xác định như sauh=<N> (H}Q.18)

(H) - cột nước thủy lực tại các điểm nút

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Gradient thủy lực theo các phương x, y

Theo nguyên lý biển phân Galerkin

(B] = ma tận gradient

ÍC] = ma trận hệ số thắm của phần tử.

(H}= cột nuớc tại các điểm nút

<N>"<No= [M] = ma trận khối lượng

ix]- [let clalw 2.23)

IM] - ma trận khối lượng

tính từ cột nước thủy lực theo cơng thức từ 2.19 đến 2.20. [2]

ic thông số khác của đồng thắm như gradicnt thắm, lưu lượng thắm được

</div>

Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu phương pháp tính ổn định cho kè trên hệ thống cọc, áp dụng cho công trình kè Ngòi Đum - tỉnh Lào Cai

BAN CAM KET

Tên dé tài luận văn: “Nghién cứu phương pháp tinh 6n định cho kè trên hệ thong

cọc, áp dụng cho cơng trình kè Ngoi Dum - tinh Lao Cai”

Học viên

Thén Ngọc Sơn

qua do vậy cao trình đình đê ké rất cao nhưng rủi ro khi xay ra sự cố thi hậu quả là rất

yếu thường bị lún sụt cục bộ và khi lún sụt khó thay thể sửa chữa. Rat khó khăn trong

Nc it Dip ng tinny) g8fdpsuườndin

oro ay

«9 Be ma sat tong của đt et

mặt cắt hình 2.

gdm lực ma sát (ơtg@) và lực dính (c) tạo thành. Khi ø = 0, đường thẳng tp~o cắt trục

;(øiø)+2(6i =øi) en

+ø,)+Ä (ø,~ø,)eos2ø, |

SH ca

v.v TÚoH

pha này. Điều này đúng cho cả đắt bão hồ và khơng bão hịa. [2]

ÍC] = ma trận hệ số thắm của phần tử.

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu phương pháp tính ổn định cho kè trên hệ thống cọc, áp dụng cho công trình kè Ngòi Đum - tỉnh Lào Cai

BAN CAM KET

Tên dé tài luận văn: “Nghién cứu phương pháp tinh 6n định cho kè trên hệ thong

cọc, áp dụng cho cơng trình kè Ngoi Dum - tinh Lao Cai”

Học viên

Thén Ngọc Sơn

qua do vậy cao trình đình đê ké rất cao nhưng rủi ro khi xay ra sự cố thi hậu quả là rất

yếu thường bị lún sụt cục bộ và khi lún sụt khó thay thể sửa chữa. Rat khó khăn trong

Nc it Dip ng tinny) g8fdpsuườndin

oro ay

«9 Be ma sat tong của đt et

mặt cắt hình 2.

gdm lực ma sát (ơtg@) và lực dính (c) tạo thành. Khi ø = 0, đường thẳng tp~o cắt trục

;(øi*ø)*+2(6i =øi) en

+ø,)+Ä (ø,~ø,)eos2ø, |

SH ca

v.v TÚoH

pha này. Điều này đúng cho cả đắt bão hồ và khơng bão hịa. [2]

ÍC] = ma trận hệ số thắm của phần tử.

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

;(øiø)+2(6i =øi) en