nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến TS Lê Xuân Khâm, người
đã hướng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa học cho luận văn.
Qua luận văn, tác giả xin trân trọng cảm ơn đến ThS Hoàng Việt Hùng,
người đã có rất nhiều giúp đỡ, hướng dẫn tác giả trong quá trình hoàn thành
luận văn, cũng như trong thời gian học tập, làm việc gần 10 năm qua từ khi
tác giả còn đang là sinh viên Đại học Thủy lợi.
Tác giả xin cảm ơn các thầy, cô giáo ở Trường Đại học Thủy lợi,
khoa Công trình, khoa Sau đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học
tập và nghiên cứu.
Tác giả xin cảm ơn Lãnh đạo cùng các đồng nghiệp trong Chi cục Đê
điều và Phòng chống lụt bão Thanh Hóa đã tạo điều kiện, giúp đỡ và động
viên tác giả trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Gia đình và
những người thân.
Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Tác giả


Nguyễn Trọng Đại
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


BẢN CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các
thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào trước đây.

Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Tác giả


Nguyễn Trọng Đại














Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


MỤC LỤC
34TTHỐNG KÊ HÌNH VẼ34T 0
34TTHỐNG KÊ BẢNG BIỂU34T 0
34TMỞ ĐẦU34T 1
34TI. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI34T 1
34TII. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI34T 2
34T1. Mục tiêu:34T 2
34T2. Nhiệm vụ:34T 2

34TIII. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI
NGHIÊN CỨU34T 2
34T1. Cách tiếp cận34T 2
34T2. Phương pháp nghiên cứu34T 3
34T3. Phạm vi nghiên cứu34T 3
34TIV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI34T 3
34TCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG MÁI
DỐC CÔNG TRÌNH ĐẤT
34T 4
34T1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH34T 4
34T1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP, KẾT CẤU GIA CƯỜNG MÁI DỐC ĐẤT VÀ
PHẠM VI ỨNG DỤNG34T 6
34T1.2.1. Phương pháp bệ phản áp34T 6
34T1.2.2. Phương pháp thoát nước34T 7
34T1.2.3. Phương pháp cọc bản34T 7
34T1.2.4. Phương pháp cân chỉnh mái taluy34T 8
34T1.2.5. Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc34T 9
34T1.2.6. Phương pháp neo trong đất34T 9
34T1.2.7. Phương pháp trồng cỏ trên mái dốc34T 10
34T1.2.8. Phương pháp sử dụng kết cấu chắn giữ34T 10
34T1.2.9. Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật34T 11
34T1.2.10. Phương pháp tổ hợp34T 11
34T1.2.11. Đánh giá chung về các giải pháp gia cường và đề xuất, lựa chọn
giải pháp gia cường cho mái dốc đứng.
34T 12
34T1.3. VẤN ĐỀ ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH
MÁI DỐC VÀ MÁI DỐC ĐỨNG Ở VIỆT NAM34T 14
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

34T1.3.1. Một số ứng dụng vải địa kỹ thuật tiêu biểu trên thế giới34T 16
34T1.3.2. Các ứng dụng vải địa kỹ thuật ở Việt Nam34T 17
34T1.3.3. Đánh giá việc sử dụng vải địa kỹ thuật ở Việt nam34T 17
34T1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 134T 19
34TCHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT34T 21
34T2.1 TIÊU CHUẨN BỀN CỦA CỐT ĐỊA KỸ THUẬT ĐỂ GIA CƯỜNG
MÁI DỐC.34T 21
34T2.1.1. Độ bền kéo của vải địa kỹ thuật34T 21
34T2.1.2. Độ bền chọc thủng của vải địa kỹ thuật34T 22
34T2.1.3. Độ bền lâu dài của vải địa kỹ thuật34T 22
34T2.2. NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN34T 25
34T2.2.1. Các cơ chế tương tác giữa đất và cốt34T 25
34T2.2.2. Cơ chế gia cường đất trong tường chắn và mái dốc34T 27
34T2.2.3. Cơ chế gia cường đất trong nền đắp trên đất yếu34T 28
34T2.2.4. Tương tác giữa đất và cốt34T 29
34T2.2.5. Ảnh hưởng của độ cứng dọc trục của cốt mềm đối với tải trọng34T . 30
34T2.2.6. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất chịu kéo của cốt34T 31
34T2.3. CƠ CHẾ PHÁ HOẠI KHỐI ĐẤT MÁI DỐC ĐỨNG CÓ GIA CƯỜNG
TRÊN NỀN34T 34
34T2.3.1. Các trạng thái giới hạn về ổn định mái dốc có cốt34T 34
34T2.3.2. Tính toán sơ bộ chiều cao ổn định của mái dốc khi chưa bố trí cốt34T
36
34T2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH ỔN ĐỊNH KHỐI ĐẤT MÁI DỐC ĐỨNG
CÓ GIA CƯỜNG34T 37
34T2.4.1. Bài toán về lực neo lớn nhất và nguyên tắc bố trí cốt34T 37
34T2.4.2 Phương pháp phân mảnh để tính toán mặt trượt tròn trong mái dốc
đắp có cốt
34T 41
34T2.5 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CỐT VẢI ĐỊA KỸ THUẬT34T 50
34T2.5.1. Tiêu chuẩn để chọn khoảng cách đứng giữa các lớp cốt34T 50

34T2.5.2. Khoảng cách đứng hợp lý giữa các lớp cốt và điều kiện không đứt
cốt
34T 51
34T2.5.3. Chiều dài neo (lneo) và lực neo TR
neo
R34T 51
34T2.5.4. Điều kiện không tụt cốt neo34T 52
34T2.6. NHỮNG QUI ĐỊNH DO BS8006: 1995 ĐỀ XUẤT34T 53
34T2.6.1. Xác định số lớp lưới tối thiểu cần thiết bố trí trong mái dốc:34T 53
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


34T2.6.2. Tính khoảng cách thẳng đứng giữa các lớp cốt.34T 54
34T2.6.3. Tính toán chiều dài neo của cốt34T 56
34T2.6.4. Các hệ số riêng phần trong thiết kế mái dốc34T 59
34T2.7. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÁI DỐC34T 60
34T2.7.1. Kiểm tra đứt cốt trong mái dốc34T 60
34T2.7.2. Kiểm tra tuột cốt trong mái dốc.34T 62
34T2.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG 234T 64
34TCHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN, KẾT CẤU
ĐỊNH HÌNH GIA CƯỜNG MÁI DỐC ĐỨNG
34T 65
34T3.1. MỤC ĐÍCH34T 65
34T3.2. GIỚI THIỆU VỀ PHÂN MỀM RESLOPE (4.0)34T 65
34T3.3. NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU34T 70
34T3.3.1. Phân tích lựa chọn các thông số34T 70
34T3.3.2. Bài toán và phạm vi nghiên cứu34T 75
34T3.4 . PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN34T 78
34T3.4.1 Kết quả tính với các trường hợp sử dụng loại vải HS100/5034T 78
34T3.4.2. Nhận xét kết quả tính toán34T 85

34T3.5. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CHO CÔNG TRÌNH THỰC
TẾ34T 85
34T3.5.1. Giới thiệu công trình thực tế và các trường hợp tính toán34T 85
34T3.5.2. Kết quả tính toán công trình thực tế34T 90
34T3.5.3. Nhận xét kết quả và kết luận34T 92
34TCHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ THI CÔNG MÁI DỐC CÓ CỐT34T 93
34T4.1. CÔNG TÁC CHUẨN BỊ34T 93
34T4.2. THI CÔNG NỀN MÓNG34T 93
34T4.3. CỐT VÀ CÁC YÊU CẦU VỀ RẢI CỐT ĐỊA KỸ THUẬT34T 93
34T4.3.1. Cốt địa kỹ thuật34T 93
34T4.3.2. Cốt kim loại34T 93
34T4.3.3. Cốt Polime34T 95
34T4.4. THI CÔNG TẠO VỎ MẶT MÁI DỐC34T 98
34T4.4.1. Vỏ mặt mái dốc bằng cốt bọc cuộn34T 98
34T4.4.2. Mặt mái dốc kiểu rọ đá hoặc túi bọc đá34T 100
34T4.4.3. Vỏ bọc mặt34T 101
34T4.5. ĐẮP VÀ ĐẦM NÉN VÂT LIỆU ĐẮP34T 101
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


34T4.5.1. Yêu cầu vật liệu đắp34T 101
34T4.5.2. Đắp và đầm nén34T 101
34TKẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ34T 103
34T1. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN34T 103
34T2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TỒN TẠI34T 104
34T3. KIẾN NGHỊ34T 104
34TTÀI LIỆU THAM KHẢO34T 105
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

THỐNG KÊ HÌNH VẼ
Tên hình vẽ Trang
Hình 1.1: Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc 6
Hình 1.2: Các dạng thi công thường gặp trong phương pháp thoát
nước
7
Hình 1.3: Phương pháp cọc bản Sheet Piling 7
Hình 1.4: Phương pháp cân chỉnh mái dốc 8
Hình 1.5: Phương pháp giảm chiều cao mái 8
Hình 1.6: Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc 9
Hình 1.7: Phương pháp neo trong đất 10
Hình 1.8: Phương pháp sử dụng tường chắn 10
Hình 1.9: Mô hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải 11
Hình 1.10: Mặt cắt ngang nền đắp tiêu chuẩn sau khi sửa chữa 13
Hình 1.11: Mái dốc đứng của một bãi đỗ trực thăng 15
Hình 1.12: Một số hình ảnh công trình có sử dụng vải địa kỹ thuật 20
Hình 2.1: Tác dụng của cốt đối với đất 26
Hình 2.2: Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt 27
Hình 2.3. Mái đắp có cốt trên nền đất yếu 28
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


Hình 2.4: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định ngoài 35
Hình 2.5: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định nội bộ 35
Hình 2.6: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định hỗn hợp 36
Hình 2.7: Sơ đồ lực tác dụng lên khối trượt ABC theo mô hình tính
toán hệ thống neo
37
Hình 2.8: Sơ đồ xác định lực kéo neo T
R

kéo
40
Hình 2.9: Phươ
ng pháp phân mảnh với mặt trượt tròn để tính ổn định
mái dốc trong đất có cốt
41
Hình 2.10: Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn của Bishop 47
Hình 2.11: Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt 52
Hình 2.12: Sơ đồ tính toán khoảng cách thẳng đứng giữa các lớp cốt 54
Hình 2.13: Sơ đồ tính toán kiểm tra đứt cốt 61
Hình 2.14: Sơ đồ tính toán kiểm tra tuột cốt 63
Hình 3.1: Giao diện phần mềm ReSlope (4.0) 66
Hình 3.2: Menu chính của ReSlope (4.0) 66
Hình 3.3: Nhập dữ liệu cho bài toán 67
Hình 3.4: Giao diện nhập thông số mặt cắt hình học và tải trọng 67
Hình 3.5: Giao diện nhập dữ liệu đất đắp 68
Hình 3.6: Giao diện nhập các thông số thiết kế 68
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


Hình 3.7: Giao diện nhập các thông số của cốt 69
Hình 3.8: Mặt cắt định hình mái đất dốc 70
Hình 3.9: Vị trí có gradient đẩy trồi lớn 72
Hình 3.10: Mối quan hệ giữa C, φ và số lớp cốt ứng, chiều dài cốt
với H=7m vải HS100/50
80
Hình 3.11: Mối quan hệ giữa C, φ và số lớp cốt ứng, chiều dài cốt
vải HS150/50
84
Hình 3.12: Mối quan hệ giữa C, φ và số lớp cốt ứng, chiều dài cốt

vải HS150/50
84
Hình 3.13: Một vị trí sạt trượt trên tuyến đường Tam Văn – Lâm phú 87
Hình 3.14: Mặt cắt địa chất khu vực xử lý công trình 89
Hình 3.15: Mặt cắt dự kiến bố trí công trình 89
Hình 3.16: Chi tiết dự kiến bố trí công trình 90
Hình 3.17: Kết quả tính toán bố trí cốt 91
Hình 4.1: Minh họa vỏ mặt mái dốc bọc cuộn 99



Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


THỐNG KÊ BẢNG BIỂU
Tên bảng biểu Trang
Bảng 2.1: Tính chất của vải địa kỹ thuật 23
Bảng 2.2: Trị số góc
θ
để xác định mặt trượt khả dĩ trong các trường
hợp góc mái dốc khác nhau
39
Bảng 2.3: Xác định trị số K
R
K
R với các trường hợp góc dốc 41
Bảng 2.4: Các hệ số riêng phần dùng trong thiết kế mái dốc 59
Bảng 3.1. Giá trị trung bình các chỉ tiêu cơ lý của đất tàn – sườn
tích
70

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp các trường hợp tính trường hợp sử dụng vải
HS 100/50
76
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các trường hợp tính trường hợp sử dụng vải
HS 150/50
77
Bảng 3.4. Kết quả tính toán với đất trong phạm vi cốt có φ=15
P
0
P; 78
Bảng 3.5. Kết quả tính toán với đất trong phạm vi cốt có φ=15
P
0
P; vải
HS 150/50
81
Bảng 3.6: Các chỉ tiêu cơ lý đất dùng trong tính toán 88
Bảng 3.7: Tổng hợp kết quả tính toán thông số cốt 91

Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


1
MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Mái dốc công trình đất thường là mái đê, mái đập, mái taluy đường giao
thông, mái tràn xả lũ, mái mở móng công trình thuỷ điện, v.v Mỗi công trình có
đặc điểm làm việc riêng nhưng mục đích chung cho tất cả các mái dốc là đảm bảo
ổn định tổng thể, đảm bảo tính kinh tế và thân thiện với môi trường.
Trên thực tế đã có nhiều công trình đất có mái dốc lớn hơn tự nhiên, có khi

dốc đứng. Tuy nhiên do chưa có các giải pháp kỹ thuật thỏa đáng để gia cường ổn
định, đặc biệt là mái dốc đứng nên có nhiều mái dốc bị sạt lở, nhất là về mùa mưa,
gây những hậu quả rất lớn về kinh tế, xã hội, thậm chí nguy hiểm đến tính mạng con
người.
Việc nghiên cứu giải pháp gia cường cho mái dốc đứng sẽ đem lại nhiều lợi
ích lớn. Về kỹ thuật, sẽ làm tăng cường độ cho khối đất (đặc biệt là đối với khối đất
phải gia cố lại sau khi bị sạt lở) dẫn đến đảm bảo mái dốc ổn định trong các điều
kiện tính toán. Về kinh tế, mái dốc đứng sẽ giảm tiết diện mặt cắt dẫn đến giảm
khối lượng đào đắp cho các công trình, tiết kiệm được không gian xây dựng, tiết
kiệm được vật liệu bảo vệ bề mặt mái và tiêu thoát nước bề mặt nhanh hơn. Bên
cạnh đó mái dốc đứng sẽ tạo mỹ quan và thân thiện với môi trường. Để có tài liệu
tra cứu sơ bộ khi gia cố mái dốc đứng bằng vải địa kỹ thuật thì cần thiết phải xây
dựng được các quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất với chiều cao của mái dốc,
khoảng cách và chiều dài hợp lý của các lớp cốt vải địa kỹ thuật.
Đề tài “Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng”
là một trong những vấn đề khoa học lớn và rất cấp thiết, góp phần giải quyết các
vấn đề có ý nghĩa thực tiễn to lớn.



Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


2
II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1. Mục tiêu:
- Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp gia cường ổn định cho khối đất có mái
dốc đứng.
- Đề xuất các dạng kết cấu định hình gia cường cho mái dốc đứng
2. Nhiệm vụ:

- Phân tích tổng quan về các dạng mái đất.
- Nghiên cứu cơ chế phá huỷ khối đất mái nghiêng và khối đất có mái dốc
đứng.
- Nghiên cứu các giải pháp gia cường ổn định mái dốc.
- Nghiên cứu các loại vật liệu và kết cấu bảo vệ bề mặt hoặc gia cường khối
đất mái dốc đứng.
- Nguyên tắc tính toán, bố trí các loại vật liệu và kết cấu bảo vệ bề mặt hoặc
gia cường khối đất mái dốc đứng.
- Tính toán ổn định cho mặt cắt định hình đối với các loại đất thông thường.
- Ứng dụng tính toán cho công trình thực tế.
III. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI
NGHIÊN CỨU
1. Cách tiếp cận
- Thống kê tài liệu: Thống kê các sự cố công trình liên quan đến mái dốc
đứng, các tài liệu về lý thuyết tính toán ổn định khối đất.
- Thu thập các tài liệu liên quan đến thiết kế về mái đất, mái đất gia cường và
mái đất có cốt.
- Nghiên cứu đề xuất các dạng, kết cấu định hình ổn định cho mái dốc đứng
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


3
- Nghiên cứu sử dụng các phần mềm tính toán mới để mô phỏng tính ứng
dụng cho bài toán cụ thể.
2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết tính toán ổn định mái dốc đứng.
- Nghiên cứu lý thuyết tính toán neo, gia cố mái dốc.
- Đề xuất các dạng kết cấu định hình và Mô hình hoá bài toán tính mái dốc
cho công trình thực tế bằng phần mềm chuyên dụng ReSlope (4.0).
- Tổng hợp đánh giá kết quả nghiên cứu và các ứng dụng.

3. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu giải pháp gia cường cho mái dốc có góc dốc 45
P
0
P ≤β≤ 90P
0
P bằng
cốt vải địa kỹ thuật.
- Tính cho mái dốc có chiều cao H ≤ 9m.
IV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu tổng quan về vật liệu và kết cấu gia cường mái dốc đứng, phân
loại và ứng dụng.
- Cơ sở lý thuyết khi tính toán giải pháp gia cường cho khối đất đắp có mái
dốc đứng.
- Ứng dụng phần mềm ReSlope (4.0) để tính toán cho công trình mái dốc
định hình trong trường hợp các loại đất đắp có tính chất cơ lý khác nhau;
- Tính toán các trường hợp để phân tích ảnh hưởng của các chỉ tiêu cơ lý đến
ổn định mái đất
- Tính toán, phân tích ảnh hưởng của của sức bền cốt địa kỹ thuật đối với ổn
định của kết cấu định hình.
- Ứng dụng tính toán cho mái dốc thuộc huyện Lang Chánh tỉnh Thanh Hóa
- Các kết luận, kiến nghị.
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG MÁI
DỐC CÔNG TRÌNH ĐẤT
1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
Trong thực tế tồn tại nhiều dạng mái dốc công trình đất, mái dốc tự nhiên của

đồi núi, mái dốc nhân tạo của các vách đào mái ta luy, của các công trình đắp. Sự
ổn định của mái dốc công trình là mục đích chung của tất cả những người thiết kế,
sử dụng các công trình có mái dốc đó.
Để có cơ sở chắc chắn cho việc thiết kế mái dốc hoặc phỏng đoán diễn biến
sạt lở đất. Nhiều lý thuyết tính toán ổn định mái dốc đã ra đời, kết tinh theo thời
gian càng ngày hệ thống lý thuyết càng hoàn thiện. Lý thuyết cơ sở kết hợp công
nghệ vật liệu mới cho phép gia cường mái dốc ổn định hơn và kinh tế hơn. Trong
phần tổng quan này, tác giả giới thiệu sơ lược lịch sử phát triển lý thuyết phân tích
ổn định mái dốc và những giải pháp gia cường mái dốc đứng để làm cơ sở lựa chọn
giải pháp công nghệ trong phạm vi nghiên cứu của luận văn.
Lịch sử phát triển các phương pháp tính ổn định mái đất liên quan đến giả định
hình dạng mặt trượt:
- Culman (1776) giả thiết mặt trượt phẳng qua chân mái dốc, kết quả nhận
được không chính xác.
- Collin (1860-1890) thực hiện những khảo sát chi tiết ở một số mái dốc bị phá
hoại và kết luận mặt trượt có dạng gần như mặt trụ tròn.
- Khoảng năm 1916, các nhà khoa học Thụy Điển lại phát hiện mặt trượt xấp
xỉ dạng trụ tròn và phát triển phương pháp gọi là phương pháp Thụy Điển.
- Frontard và Risal (1920) đề nghị dùng mặt trượt dạng xoắn logarit. Dạng này
thích hợp khi mái dốc có độ dốc lớn và chỉ có một loại đất.
- Bishop (1950) sử dụng bề mặt trượt trụ tròn và chỉ áp dụng phương trình cân
bằng mô men đối với khối trượt và phương trình cân bằng lực theo phương đứng.
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


5
- Jan bu (1950-1960) sử dụng bề mặt trượt dạng bất kỳ và chỉ dùng phương
trình cân bằng lực đối với khối trượt.
- Morgensten-Priece (1960) sử dụng bề mặt trượt dạng bất kỳ và áp dụng cả 2
phương trình cân bằng lực và phương trình cân bằng mô men.

- Fredlund (1970) sử dụng bề mặt trượt hỗn hợp và áp dụng cả 2 phương trình
cân bằng lực và phương trình cân bằng mô men. Mặt trượt hỗn hợp gồm một phần
là mặt tròn và một phần là mặt phẳng.
- Boutrups và Siegel (1970) đề nghị sử dụng lý thuyết xác suất để tìm hình
dạng bề mặt trượt (nghĩa là tìm bề mặt trượt ngẫu nhiên) và chỉ áp dụng phương
trình cân bằng lực.
- Baker và Garber (1977) dùng bề mặt trượt dạng đường cong logarit và áp
dụng cả 2 phương trình cân bằng lực và phương trình cân bằng mô men.
- Celestino và Duncan (1981) đã sử dụng cực tiểu của hàm nhiều biến để tìm
bề mặt trượt nguy hiểm nhất, nó gồm một số các đoạn thẳng.
- Kopaccy (1957) lần đầu tiên đề nghị phương pháp vi tích phân biến đổi để
xác định hình dạng và vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất.
Cơ sở các phương pháp tính ổn định trượt mái: Để tính toán ổn định mái dốc,
có thể dùng phương pháp phân tích giới hạn hoặc phương pháp cân bằng giới hạn.
Phương pháp cân bằng giới hạn dựa trên cơ sở giả định trước mặt trượt (coi
khối trượt như một cố thể) và phân tích trạng thái cân bằng giới hạn của các phân tố
đất trên mặt trượt giả định trước. Mức độ ổn định được đánh giá bằng tỷ số giữa
thành phần lực chống trượt (do lực ma sát và lực dính) của đất nếu được huy động
hết so với thành phần lực gây trượt (do trọng lượng, áp lực đất, áp lực nước, áp lực
thấm, ). Hiện đã có kết quả nghiên cứu cho bài toán ba chiều (phương pháp Wike,
Lone) tuy nhiên trong thực tế nhiều công trình có kích thước một chiều khá lớn như:
đê, đập, tường chắn đất, nên có nhiều phương pháp giải quyết đối với bài toán
phẳng: Fellenius, Bishop, Spencer, Janbu,
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


6
Phương pháp phân tích giới hạn dựa trên cơ sở phân tích ứng suất trong công
trình (khối đất đắp: đê, đập, ) và nền của chúng. Dùng các thuyết bền: Morh -
Coulomb, Hill - Tresca, Nises - Shleiker, kiểm tra ổn định cho từng điểm trong

toàn miền. Công trình được coi là là mất ổn định khi tập hợp các điểm mất ổn định
tạo thành mặt trượt liên tục. Giải quyết vấn đề này cần sử dụng các kiến thức của
sức bền vật liệu, lý thuyết đàn hồi và dùng phương pháp sai phân để tính toán. Ngày
nay do công cụ máy tính phát triển nên phương pháp phần tử hữu hạn có phần
chiếm ưu thế. Những năm gần đây lý thuyết phân tích hệ thống đã được ứng dụng
để phân tích ổn định mái đất.
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP, KẾT CẤU GIA CƯỜNG MÁI DỐC ĐẤT VÀ
PHẠM VI ỨNG DỤNG
Có rất nhiều phương pháp giữ ổn định mái dốc. Mỗi phương pháp có những
ưu nhược điểm riêng nên phải tùy vào địa chất, địa hình hay điều kiện kinh tế kỹ
thuật mà chọn phương pháp cho phù hợp nhất.
1.2.1. Phương pháp bệ phản áp
Phương pháp này dùng có hiệu quả với các loại mái dốc sâu không ổn định.
Một dải đất dắp dưới chân chân mái dốc (có thể là một lối đi dọc bờ kênh) sẽ
có tác dụng chống lại mômen trượt và giữ ổn định nó.
Vật liệu của phần đất đắp này có thể là vật liệu lấy từ đỉnh mái dốc (bao gồm
cả việc cân chỉnh mái dốc) hay vật liệu từ bên ngoài về công trình.

Hình 1.1: Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


7
1.2.2. Phng phỏp thoỏt nc
i vi phng phỏp ny rt khú xỏc nh c t l hiu qu ca vic
thoỏt nc.
Phng phỏp ny dựng tt khi cn n nh mỏi trong thi gian ngn (nh x lý
t sng mỏi ờ gi u), v lõu di cỏc ng rónh cn c bo trỡ v sa cha,
m vic ú rt khú kim tra thc hin v tn kộm. Phng phỏp ny cũn chia ra
rónh nụng (thoỏt nc mt), rónh sõu. Mc ớch l gim nc mt v gim ỏp lc

nc l rng trong t.
Dạng hình xơng cá Dạng hình quân hàm
Mái dốc

Hỡnh 1.2: Cỏc dng thi cụng thng gp trong phng phỏp thoỏt nc
1.2.3. Phng phỏp cc bn
õy l phng phỏp gia c tn kộm v khụng thng c dựng tr khi kh
nng hi phc n nh ca mỏi chim t l cao. Tuy nhiờn, nú li thng c dựng
khi thi cụng cỏc h o sõu trong t yu vi ỏp lc t ln. phng phỏp ny,
ngi ta dựng cỏc loi cc cú hỡnh dỏng, cht liu khỏc nhau tựy theo thit k
phự hp vi iu kin thc t.
Cọc bản-giữ lại sự trợt đồi

Hỡnh 1.3: Phng phỏp cc bn
Lun vn thc s Nghiờn cu xut cỏc dng kt cu gia cng cho mỏi dc ng


8
1.2.4. Phng phỏp cõn chnh mỏi taluy
- Cõn chnh mỏi dc cú c gúc nghiờng thớch hp.
- Gim ton b chiu cao mỏi dc v vn gi nguyờn dc mỏi.
- Ly t t nh mỏi p chõn (nh phng phỏp Loading the Toe).
1.2.4.1. Phng phỏp cõn chnh mỏi dc
Cú th thc hin bng cỏch o vut mỏi hay p thờm mỏi thoi hn. Vi
phng phỏp ny hiu qu cao nht l vi cỏc dng mỏi nụng khụng n nh.
Mái dốc ban đầu
Đất gọt bỏ
Đất đắp thêm

Hỡnh 1.4: Phng phỏp cõn chnh mỏi dc

1.2.4.2. Phng phỏp gim chiu cao mỏi dc
Vi nhng mỏi dc nhõn to (cú th l trong lỳc thi cụng o p t) thỡ
phng phỏp h cao mỏi dc rt hu dng, nhng thng thỡ khụng th thc hin
vỡ phi tuõn theo yờu cu thit k.
Mặt trợt
Chiều cao đỉnh mái dốc ban đầu
Chiều cao đỉnh mái dốc đã bớt đi

Hỡnh 1.5: Phng phỏp gim chiu cao mỏi
Lun vn thc s Nghiờn cu xut cỏc dng kt cu gia cng cho mỏi dc ng


9
Với mái dốc tự nhiên phương pháp này có thể được xem xét. Tuy nhiên, việc
giảm sự ổn định theo phương pháp này thu được kết quả không cao bằng phương
pháp đắp đất tại chân mái dốc, và phương pháp này cũng chỉ có hiệu quả đối với các
loại mái đào hay đắp cao.
1.2.5. Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc
Đây là phương pháp khá hợp lý khi ứng dụng ổn định trượt cho khu vực rộng
lớn. Vấn đề cơ bản của phương pháp này là dùng cọc hoặc các cấu kiện gia cường
gia cố thành hàng để ngăn chặn ảnh hưởng trượt của mái dốc.
Phương pháp này tiết kiệm được nhiều chi phí và mang lại hiệu quả cao vì các
cấu kiện gia cường mà cụ thể là cọc được đặt vào đất thành hàng với những khoảng
cách nhất định phụ thuộc vào thiết kế.
Cäc gia cêng m¸i dèc

Hình 1.6: Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc
1.2.6. Phương pháp neo trong đất
Thường thì neo trong đất đã tạo được một ứng suất trước, và đó là lực mà nó
cần để giữ ổn định mái dốc. Để làm được vậy các neo phải được neo sâu vượt qua

cung trượt nguy hiểm nhất. Tuy nhiên, cần phải xem xét lực neo cùng với một số
lực khác phát sinh do cung trượt ở sâu trong đất hay ma sát giữa neo với đất…
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


10
Neo trong ®Êt
Nh÷ng cung trît s©u kh«ng g©y ¶nh hëng

Hình 1.7: Phương pháp neo trong đất
1.2.7. Phương pháp trồng cỏ trên mái dốc
Bằng cách trồng cỏ hay đắp cát bao phủ, ngay lập tức sẽ giảm được lượng
nước thấm vào mái dốc. Tuy nhiên, chỉ áp dụng được với các mái dốc có chiều cao
nhỏ và đất không quá yếu.
Phương pháp này thường được dùng để xử lý dài hạn, ít tốn kém và rất đơn
giản trong khi vẫn đáp ứng được yêu cầu về ổn định. Ngoài ra, khi kết hợp với một
số loại bụi cây trang trí sẽ tạo được thẩm mỹ cho mái dốc.
1.2.8. Phương pháp sử dụng kết cấu chắn giữ
Nói chung, phương pháp này không phải là một phương pháp đặc biệt có hiệu
quả, vì rất khó để xây dựng công trình trên nền đất trượt, chỉ những yêu cầu đặt ra
cần phải đảm bảo ổn định cho công trình cũ cần được tái tạo sử dụng thì mới xem
xét phương pháp này.
§êng ®éng lùc cña têng ch¾n
Têng ch¾n

Hình 1.8: Phương pháp sử dụng tường chắn
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


11

1.2.9. Phng phỏp dựng vi a k thut
Vi a k thut l loi vt liu gia cng t nhõn to. Trong vựng n nh
ca mỏi dc, vi a k thut, vỡ chc nng gia cng chu kộo ca nú s giỳp gia
tng cỏc c tớnh c hc ca cụng trỡnh t thụng qua s tng tỏc vi t ti b mt
chu ct, vớ d trong nn p li a k thut gia cng cú tỏc dng gim mụmem
phỏt sinh do khi trt.
Loi ny rt thng c dựng nh mt loi neo, nú to mt phn lc chng
li mụmen gõy trt.
Mặt trợt
Lới vải địa kỹ thuật gia cờng

Hỡnh 1.9: Mụ hỡnh ca phng phỏp vi a k thut vi 3 lp vi
1.2.10. Phng phỏp t hp
Phng phỏp ny thng dựng khi qui mụ cụng trỡnh ln, õy chớnh l tng
hp nhiu phng phỏp núi trờn.
Núi chung, t vic xem xột cỏc mỏi dc b s c, chỳng ta cn la chn c
phng phỏp chớnh sao cho vic gi n nh cú hiu qu nht ngay lp tc cú th
lm trit tiờu hot ng ca mt trt.
Trong phm vi lun vn tp trung nghiờn cu gii phỏp dựng ct a k thut
(cụng ngh t cú ct) gia cung mỏi dc ng nhm t c mc tiờu k thut,
m thut v mụi trng.
Lun vn thc s Nghiờn cu xut cỏc dng kt cu gia cng cho mỏi dc ng


12
1.2.11. Đánh giá chung về các giải pháp gia cường và đề xuất, lựa chọn giải
pháp gia cường cho mái dốc đứng.
Trong các giải pháp đã nêu trong phần tổng quan, nhận xét thấy các phương
pháp đều có những ưu, nhược điểm nhất định và đều đã được áp dụng trong những
điều kiện nhất định. Các công trình xây dựng theo kiểu cứng hoá thì có nhược điểm

lớn nhất là khi xây dựng trên nền mềm yếu thì dễ bị mất ổn định, đồng thời việc bê
tông hoá trên diện tích lớn gây ảnh hưởng không tốt đến môi trường.
Phương pháp sử dụng vật liệu cốt địa kỹ thuật có nhiều ưu điểm như: tăng
cường ổn định của khối đất, tạo nên kết cấu mềm mại, thân thiện với môi trường.
Các công trình ứng dụng đất có cốt ngày càng được xây dựng nhiều hơn do công
trình ứng dụng đất có cốt là công trình nhẹ nhất trong các loại công trình vì công
trình làm bằng đất tại chỗ; Mềm nhất vì là công trình đất; và có thể dùng vải địa kỹ
thuật, sợi tổng hợp để làm cốt thay thế cốt thép không gỉ đắt tiền
Một trong những công ty đi đầu trong việc áp dụng công nghệ vật liệu đất có
cốt để gia cố công trình là công ty Tensar (Tensar International Company). Khi sử
dụng cốt địa kỹ thuật, giải pháp của Tensar cho phép thi công mái taluy dốc đến
90
P
0
P. Việc lựa chọn thiết kế bề mặt mềm cho mái taluy có thể phụ thuộc vào nhiều
yếu tố, chẳng hạn như nhu cầu hoàn thiện bề mặt, những hạn chế và tình huống cụ
thể của môi trường địa phương và quan trọng hơn nữa là yếu tố góc nghiêng của
mái taluy. Tensar cung cấp hàng loạt các kỹ thuật thi công nhưng phổ biến hơn cả
vẫn là ứng dụng lưới địa kỹ thuật bó uốn hoặc sử dụng panel lưới thép phía bề mặt
mái taluy.
Với phương án hoàn thiện sử dụng phương pháp bó uốn Tensar, bề mặt mái
taluy được hình thành bằng cách trải và cuốn lưới địa kỹ thuật vòng qua bề mặt rồi
neo lại trong nền đất đắp. Trong quá trình bó uốn cần dùng các bao đất hoặc hỗ trợ
tạm thời để tạo bề mặt và kiểm soát hướng tuyến, cần thiết cho việc đầm nén được
chắc chắn. Một mái taluy mềm sẽ mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và cho phép
khách hàng lựa chọn nhiều bề mặt hấp dẫn. Các lợi ích từ việc thi công mái taluy
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


13

dốc có gia cố như giảm thiểu đất sử dụng, giới hạn việc lấy đất ở những khu vực
hạn chế, giảm khối lượng đất đắp theo yêu cầu và là giải pháp tường mềm thay thế
tường chắn bề mặt cứng ở những nơi nhạy cảm về môi trường.
Khi sửa chữa mái sạt lở, gia cố các mái đường giao thông hoặc các công trình
mà địa hình hẹp, địa chất khó đào bạt thì nên dùng cốt địa kỹ thuật để sử dụng lại
đất sạt xuống hoặc đất đào mở móng, như vậy sẽ giảm được chi phí vận chuyển đất
sạt lở ra khỏi khu vực, giảm ách tắc giao thông. Hình 1.10 là mặt cắt ngang nền đắp
tiêu chuẩn sau khi sửa chữa.

Hình 1.10: Mặt cắt ngang nền đắp tiêu chuẩn sau khi sửa chữa.
Với mái dốc có góc dốc lớn hơn 45
P
0
P khi xây dựng mới: Giải pháp sử dụng cốt
địa kỹ thuật trong trường hợp này cho phép giảm thiểu được đất sử dụng, giảm khối
lượng đất đắp yêu cầu, lợi hơn giải pháp làm tường chắn vì nó mềm mại và thi công
đơn giản. Đảm bảo độ ổn định tổng thể của hệ thống. Hình 1.11 là một ví dụ thực tế
cho mái dốc đứng vừa tiết kiệm, vừa kỹ thuật và vừa mỹ quan.
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


14

Hình 1.11: Mái dốc đứng của một bãi đỗ trực thăng.
Với những ưu điểm như vậy, để có thể ứng dụng rộng rãi công nghệ này vào
thực tế, Luận văn tập trung nghiên cứu giải pháp dùng cốt địa kỹ thuật (công nghệ
đất có cốt) để gia cuờng mái dốc đứng nhằm đạt được mục tiêu kỹ thuật, mỹ thuật
và môi trường.
1.3. VẤN ĐỀ ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH MÁI
DỐC VÀ MÁI DỐC ĐỨNG Ở VIỆT NAM

Vải địa kỹ thuật có thể thực hiện 5 chức năng riêng lẻ hoặc kết hợp, cùng với
ưu điểm thi công đơn giản và giá thành ngày càng hạ, nên đã được áp dụng rộng rãi
trên thế giới. Thời điểm bắt đầu ứng dụng là vào những năm 1955 tại Hà lan, sau đó
đặc biệt từ thập kỷ 70 đã được nghiên cứu mở rộng ứng dụng. Từ năm 1977 đến nay
đã liên tục có các hội nghị, hội thảo quốc tế để cùng trao đổi, hướng dẫn sử dụng
(đã có hội nghị quốc tế lần thứ năm về vải địa kỹ thuật). Những nước ứng dụng
nhiều đã thành lập Uỷ ban quốc gia về vải địa kỹ thuật và Geomembrane để quy
định, hướng dẫn sản xuất và sử dụng.
Còn ở Việt nam, vải địa kỹ thuật bắt đầu xuất hiện vào đầu những năm 90 và
trở nên khá phố biến từ 7, 8 năm trở lại đây trong các lĩnh vực xây dựng, giao
thông, thuỷ lợi. Dưới đây là một số hình ảnh công trình có sử dụng vải địa kỹ thuật:
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng


15
Điều kiện đất khó khăn tại hiện trường
Mái dốc trong khi thi công

Dự án đã hoàn thành

Tangshan Caofeidian Project

Dalian Jinzhou Yongsheng Landfill

Hình 1.12: Một số hình ảnh công trình có sử dụng vải địa kỹ thuật
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng