nghiên cứu giải pháp cốt địa kỹ thuật gia cường ổn định đê biển xây dựng trên nền đất yếu, ứng dụng cho đê biển tây cà mau

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại học Thủy Lợi ,
Đại học Thủy Lợi cơ sở 2 tại thành phố Hồ Chí Minh, những thầy cô thuộc Bộ môn và
một số thầy cô cộng tác viên Bộ môn Địa kỹ thuật, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình
dạy bảo cho tôi suốt thời gian học theo học.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trịnh Minh Thụ đã dành rất nhiều thời
gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi,
Ban Giám đốc trường Đại học Thủy Lợi – Cơ Sở 2, cùng quý thầy cô trong Khoa Công
Trình, Ban Đào Tạo & Quản Lý Sinh Viên đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và
hoàn thành tốt khóa học.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và
năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014
Tác
giả

Ngô Văn Linh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực
hiện. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014

Tác giả

Ngô Văn Linh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2
3. Nội dung nghiên cứu của đề tài 2
4. Các phương pháp nghiên cứu 2
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ĐỊA KỸ THUẬT
CHO ĐÊ BIỂN 3
1.1. Giới thiệu chung 3
1.1.1. Tổng quan 3
1.1.2. Hiện trạng đê biển Việt Nam 4
1.2. Các điều kiện biên địa kỹ thuật trong tính toán thiết kế đê biển 7
1.2.1. Những tác động và ảnh hưởng đối với công trình chắn giữ nước 7
1.2.2. Những khía cạnh địa kỹ thuật liên quan đến chức năng chắn giữ nước 8
1.2.3. Cơ chế phá hoại của đê biển 11
1.3. Các giải pháp gia cường Địa kỹ thuật với đê biển 13
1.3.1. Tổng quan một số giải pháp gia cường địa kỹ thuật với đê biển 13
1.3.2. Các giải pháp nâng cao ổn định đê trên thế giới 17
1.4. Vấn đề ứng dụng vật liệu đất có cốt để xây dựng đê biển ở Việt Nam và các
nước trên thế giới 19
1.4.1. Ứng dụng vật liệu đất có cốt trong xây dựng dê biển ở Việt nam 20
1.4.2. Ứng dụng vật liệu đất có cốt trong xây dựng đê biển ở một số nước trên
thế giới 24
1.5. Kết luận chương 1 28
CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 29
2.1. Các đặc tính của vật liệu đất có cốt 29

2.1.1. Độ bền kéo của vải địa kỹ thuật 29
2.1.2. Độ bền chọc thủng của vải địa kỹ thuật 30
2.1.3. Độ bền lâu dài của vải địa kỹ thuật 30
2.2. Nguyên tắc tính toán cốt trong công trình đất 33
2.2.1. Bài toán về lực neo lớn nhất và nguyên tắc bố trí cốt 33
2.2.2. Xác định lực kéo neo T
k
36
2.2.3. Nguyên tắc bố trí cốt vải địa kỹ thuật 38
2.3. Cơ chế phá hoại khối đắp có cốt trên nền đất 40
2.3.1. Sự ổn định mái dốc công trình khi có cốt 40
2.3.2. Cơ chế phá hoại của khối đắp có cốt trên nền đất 47
2.3.3. Những nguyên tắc tính toán công trình đất có cốt trên nền đất 48
2.4. Các phương pháp tính ổn định khối đắp có cốt 49
2.4.1. Các phương pháp phân tích ổn định mái dốc thường dùng khi chưa có cốt49
2.4.2. Các phương pháp tính toán ổn định mái dốc khi có cốt 56
2.4.3. Những quy định do BS8006:1995 đề xuất 66
2.5. Kết luận chương 2 76
CHƯƠNG 3.MÔ HÌNH HOÁ CÁC TRƯỜNG HỢP ỨNG DỤNG 77
3.1. Phân tích các trường hợp tính toán 77
3.1.1. Mục đích nghiên cứu 77
3.1.2. Mặt cắt nghiên cứu 77
3.1.3. Trường hợp tính ổn định 77
3.1.4. Đặc trưng đất 78
3.1.5. Đặc trưng cốt gia cường 79
3.1.6. Bài toán nghiên cứu 81
3.2. Giới thiệu phần mềm tính toán-ReSSA (3.0) 81
3.3. Tính toán thiết kế-mô phỏng bài toán bằng phần mềm ReSSA 84
3.4. Phân tích kết quả tính toán - Liên hệ với tiêu chuẩn Anh BS-8006-1995 89
3.4.1. Kết quả tính toán 89

3.4.2. Phân tích kết quả tính toán 95
3.5. Kết luận chương 3 106
CHƯƠNG 4.ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỚI ĐÊ BIỂN TÂY CÀ
MAU 107
4.1. Giới thiệu công trình đê biển Tây Cà Mau 107
4.1.1. Vị trí địa lý, điều kiện địa hình, địa mạo 107
4.1.2. Thông số địa chất đất nền 108
4.1.3. Đặc trưng đất đắp 109
4.1.4. Thông số công trình 109
4.2. Các trường hợp tính toán 110
4.2.1. Mặt cắt tính toán 110
4.2.2. Các chỉ tiêu tính toán 110
4.2.3. Trường hợp tính toán 110
4.2.4. Phương pháp tính toán 110
4.3. Kết quả tính toán 111
4.3.1. Kết quả tính theo tra đồ thị 111
4.3.2. Tính kiểm tra bằng phần mềm ReSSA 3.0 111
4.3.3. Đánh giá kết quả nghiên cứu 112
4.4. Đề xuất giải pháp xử lý đê biển Tây Cà Mau 112
4.4.1. Xác định bước cốt tối ưu ứng với đất đắp có sẵn 113
4.4.2. Lựa chọn loại đất đắp phù hợp và bước cốt hợp lý 114
4.5. Kết luận chương 4 118
CÁC KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 119
1. Các kết quả đạt được của luận văn .119
2. Một số vấn đề tồn tại 119
3. Kiến nghị 120

DANH MỤC BẢNG, BIỂU


Bảng 1.1. Những biên liên quan đến kết cấu địa kỹ thuật (theo Pilarczyk)[21] 10

Bảng 2.1. Tính chất của vải địa kỹ thuật 32

Bảng 2.2. Trị số góc θ để xác định mặt trượt khả dĩ trong các trường hợp góc mái
dốc 36

Bảng 2.3. Xác định trị số K
K
với các trường hợp góc dốc 37

Bảng 2.4. Các hệ số riêng phần dùng trong thiết kế mái dốc 72

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu cơ lý đất dùng trong tính toán 78

Bảng 3.2. Các chỉ tiêu cường độ cốt dùng trong tính toán 79

Bảng 3.3. Các cao trình đặt và chiều dài cốt dùng trong tính toán 80

Bảng 3.4. Thông số của đất nền, đất đắp và bước cốt trong bài toán 1 81

Bảng 4.1: Bảng tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất 108

Bảng 4.2. Các thông số đất đắp 109

Bảng 4.3. Các thông số địa kỹ thuật 109

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Kiểm tra ổn định cung trượt khi đắp phản áp 14
Hình 1.2. Kỹ thuật xử lý nền đất bằng cọc cây 16
Hình 1.3. Sơ đồ đặt vải địa kỹ thuật trong thân đê với chức năng làm cốt chịu kéo 20
Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo thân đê với vải địa kỹ thuật làm bao bì và làm cốt chịu kéo21
Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo đê biển dùng vải địa kỹ thuật làm chức năng hỗn hợp 21
Hình 1.6.Sơ đồ cấu tạo thân đê đắp bằng cát tại chỗ có vỏ bọc bằng vải địa kỹ thuật22
Hình 1.7: Túi địa kỹ thuật dạng đơn và xếp chồng 24
Hình 1.8. Gia cố túi vữa 25
Hình 1.9. Đệm chứa cát chống xói mòn mái đê 26
Hình 1.10. Một số ví dụ về dạng của đệm vữa 27
Hình 1.11. Giao diện chương trình GeoCoPS 28
Hình 2.1. Sơ đồ xác định vị trí mặt trượt khả dĩ 34
Hình 2.2. Sơ đồ lực tác dụng lên khối trượt ABC theo mô hình tính toán hệ thống
neo 34
Hình 2.3. Sơ đồ xác định lực kéo neo T
kéo
37
Hình 2.4. Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt 39
Hình 2.5. Tác dụng của cốt đối với đất 41
Hình 2.6. Mái đắp có cốt trên nền đất yếu 43
Hình 2.7. Cơ chế phá hoại khối đất đắp và mái có cốt trên nền đất mềm yếu 47
Hình 2.8. Mái đất rời khô đồng nhất 49
Hình 2.9. Sơ đồ xác định cung trượt theo phương pháp vòng tròn ma sát 50
Hình 2.10. Sơ đồ tính toán theo phương pháp W.Fellenius 53
Hình 2.11. Sơ đồ tính theo phương pháp W.Bishop đơn giản 55
Hình 2.12. Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định ngoài 57
Hình 2.13. Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định nội bộ 57

Hình 2.14. Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định hỗn hợp 58
Hình 2.15. Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn tính ổn định mái đất có cốt59
Hình 2.16. Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn của Bishop 63
Hình 2.17. Sơ đồ tính toán khoảng cách thẳng đứng giữa các lớp cốt 67
Hình 2.18. Sơ đồ tính toán kiểm tra đứt cốt 74
Hình 2.19. Sơ đồ tính toán kiểm tra tụt cốt 75
Hình 3.1. Giao diện phần mềm ReSSA (3.0) 82
Hình 3.2. Menu chính của phần mềm ReSSA (3.0) 82
Hình 3.3. Giao diện nhập dữ liệu các lớp đất 83
Hình 3.4. Giao diện nhập thông số của cốt 83
Hình 3.5. Giao diện lựa chọn bán kính tính ổn định mái 84
Hình 3.6. Mặt cắt hình học tuyến đê 84
Hình 3.7. Gán tải trọng ngoài trên mái đê 85
Hình 3.8. Định nghĩa cốt và bước cốt 0,3 m 85
Hình 3.9. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 0,3m 86
Hình 3.10. Tính toán kết quả khi bước cốt 0,3 m. 86
Hình 3.11. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 0,6m 87
Hình 3.12. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 0,9m 87
Hình 3.13. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 1,2m. 88
Hình 3.14. Tính toán kết quả khi bước cốt 1,2m. 88
Hình 3.15. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,3m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 0kN/m
2

90
Hình 3.16. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,3m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 5kN/m
2
91
Hình 3.17. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,3m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 10kN/m
2
91
Hình 3.18. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,6m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C

đắp
= 0kN/m
2
91
Hình 3.19. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,6m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 5kN/m
2
92
Hình 3.20. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,6m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 10kN/m
2
. 92
Hình 3.21. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,9m, γ
đắp

= 15kN/m
3
, C
đắp
= 0kN/m
2
93
Hình 3.22. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,9m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 5kN/m
2
93
Hình 3.23. Đường đẳng Fs khi S
v
= 0,9m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 10kN/m
2
93
Hình 3.24. Đường đẳng Fs khi S

v
= 1,2m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 0kN/m
2
94
Hình 3.25. Đường đẳng Fs khi S
v
= 1,2m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 5kN/m
2
94
Hình 3.26. Đường đẳng Fs khi S
v
= 1,2m, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 10kN/m

2
94
Hình 3.27. Đường đẳng Fs =1,2 γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 0kN/m
2
97
Hình 3.28. Đường đẳng Fs =1,2 γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 5kN/m
2
98
Hình 3.29. Đường đẳng Fs =1,2, γ
đắp
= 15kN/m
3
, C
đắp
= 10kN/m
2
99
Hình 3.30. Đường đẳng Fs =1,2, γ

đắp
= 17kN/m
3
, C
đắp
= 0kN/m
2
100
Hình 3.31. Đường đẳng Fs =1,2, γ
đắp
= 17kN/m
3
, C
đắp
= 5kN/m
2
101
Hình 3.32. Đường đẳng Fs =1,2, γ
đắp
= 17kN/m
3
, C
đắp
= 10kN/m
2
102
Hình 3.33. Đường đẳng Fs=1,2, γ
đắp
= 19kN/m
3

, C
đắp
= 0kN/m
2
103
Hình 3.34. Đường đẳng Fs=1,2, γ
đắp
= 19kN/m
3
, C
đắp
= 5kN/m
2
104
Hình 3.35. Đường đẳng Fs=1,2, γ
đắp
= 19kN/m
3
, C
đắp
= 10kN/m
2
105
Hình 4.1. Vị trí tuyến đê Tây đoạn từ Hương Mai đến Tiểu Dừa 107
Hình 4.2. Mặt cắt điển hình đê biển Tây Cà Mau 110
Hình 4.3. Xác định hệ số ổn định tổng thể cho đê biển Tây Cà Mau 111
Hình 4.4. Kết quả tính toán kiểm tra theo phần mềm ReSSA. 112
Hình 4.5. Xác định loại đất đắp và bước cốt 113
Hình 4.6. Xác định loại đất và bước cốt 116
Hình 4.7. Xác định loại đất và bước cốt 117

BẢNG CÁC KÝ HIỆU

q : Tải trọng phân bố bề mặt
K : Hệ số an toàn ổn định tổng thể
Fs : Hệ số an toàn ổn định tổng thể
[K] : Hệ số an toàn ổn định cho phép
H
gh
: Chiều cao đắp giới hạn
[H
gh
] : Chiều cao đắp giới hạn cho phép
γ : Trọng lượng riêng của đất
γ
nền
: Trọng lượng riêng của đất nền
γ
đắp
:Trọng lượng riêng của đất đắp
C :Lực dính đơn vị
C
nền
: Lực dính đơn vị của đất nền
C
đắp
: Lực dính đơn vị của đất đắp
ϕ : Góc ma sát trong
ϕ
nền

: Góc ma sát trong của đất nền
ϕ
đắp
: Góc ma sát trong của đất đắp
s : Lực kéo đơn vị của vải địa kỹ thuật
F : Tổng lực kéo
B : Chiều rộng mẫu kéo
T, T
i
: Lực kéo trong cốt, lực kéo trong cốt thứ i
θ : Góc nghiêng của mặt trượt khả dĩ với phương ngang
β : Góc nghiêng của mái dốc với phương ngang
T
max
: Lực neo lớn nhất
G : Trọng lượng khối trượt
R : Phản lực từ nền lên khối trượt
T
k
: Lực kéo neo
T
a
: Cường độ chịu kéo tính toán của cốt
K, K
k
: Những hệ số
σ
kéo
: Cường độ kéo (lớn nhất) tại độ sâu đặt cốt z
K

đứt
: Hệ số an toàn về đứt vải
h : Khoảng cách giữa các lớp cốt
h
max
: Khoảng cách lớn nhất giữa các lớp cốt
l
neo
: Chiều dài neo
L
a
: Chiều dài cốt nằm trong vùng khối trượt
L
e
: Chiều dài neo trong vũng giữ là
K
tụt
: Hệ số an toàn kéo tụt neo
ϕ
v :
Góc ma sát giữa đất và vải
δ
h
: Biến dạng theo phương ngang
σ
1
, σ
3
: Ứng suất chính lớn nhât, nhỏ nhất
T

u :
Độ bền kéo cực hạn của cốt
f
m :
Hệ số vật liệu riêng phần cho cốt
T
D
: Độ bền kéo (cường độ chịu kéo) thiết kế
M
gt
: Mô men gây trượt
M
gl
: Mô men giữ
R : Bán kính cung trượt
W : Trọng lượng thỏi trượt
N : Lực pháp đáy thỏi trượt

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Để bảo vệ khu vực ven biển, đến nay rất nhiều các công trình đã được xây
dựng, đặc biệt là đê biển. Đê biển được ghi nhận là công trình hữu hiệu nhất ngăn
triều và chống sóng, bảo vệ vùng đất thấp. Trong điều kiện thực tế hiện nay, khi mà
nguy cơ về sự dâng cao mực nước biển và xói lở bờ biển đang là vấn đề thời sự
nóng bỏng (O’Connel, 2002 và Vallega, 1999), các nghiên cứu về ổn định lâu dài
của hệ thống đê biển nhằm giảm thiểu thiệt hại do các hiện tượng trên gây ra luôn
thu hút được rất nhiều sự quan tâm.
Đất nước ta có tổng chiều dài bờ biển vào khoảng 3.350km, với tổng chiều dài

hơn 2000 km, đê biển ở nước ta hiện đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ mùa
màng, tài sản và hơn hết là tính mạng con người. Thực tế, những công trình chắn
giữ nước, đê biển chủ yếu được xây dựng theo phương pháp truyền thống và thủ
công sử dụng đất tại chỗ nên mức độ ổn định thấp và mức độ ổn định theo thời gian
là ngắn. Mặt khác, nền đê yếu và chưa được xử lý nên đê thường xẩy ra sự sụt lún
lớn, lún theo thời gian. Điều này dẫn sau một thời gian sử dụng nhiều đoạn đê phải
tu bổ, nâng cấp thậm chí phải xây dựng lại, gây tổn thất về kinh tế lớn.
Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và đánh giá sự ổn định của một số
dạng kết cấu khác nhau, tuy nhiên, dạng kết cấu vẫn được đánh giá là giá thành rẻ
và tối ưu dùng cho đê biển là kết cấu đất có cốt. Những công trình đất có cốt vừa có
đột ổn định cao, có khả năng chịu được độ lún lớn của nền đất yếu vừa có thể tận
dụng sử dụng những loại đất đắp là đất yếu được lấy tại chỗ khu vực xây dựng. Cốt
trong đất vừa có tác dụng gia cường cho khối đắp, vừa có tác dụng xử lý nền với
những lớp cốt đặt sát nền. Do những nguyên nhân như vậy, hiện nay kết cấu đất có
cốt được sử dụng tương đối rộng rãi ở nước ta.
Vì vậy, hiện nay rất cần thiết để có một sự hệ thống cơ sở lý thuyết, chuẩn hóa
quy trình tính toán thiết kế về vật liệu đất có cốt, đặc biệt trong thiết kế đê biển và
những vấn đề liên quan. Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp sử dụng cốt địa kỹ
thuật gia cường ổn định cho đê biển bằng vật liệu đất đắp được xây dựng trên nền

2

đất yếu cho là một công nghệ phù hợp với điều kiện của Việt Nam nên sẽ rất cần
thiết cho các nhà quản lý và cán bộ kỹ thuật thuỷ lợi, có thể tiếp tục nghiên cứu phát
triển cho nhiều vùng hoặc ứng dụng gia cường cho đê sông, đập khác.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về vấn đề đất có cốt và nghiên cứu phân tích cơ
chế làm việc của kết cấu đất có cốt, liên hệ với tiêu chuẩn Anh BS-8006-1995.
- Phân tích các điều kiện biên địa kỹ thuật trong tính toán và thiết kế đê biển.
- Sử dụng phần mềm ReSSA (3.0) và liên hệ với tiêu chuẩn BS 8006:1995 để

từ đó có những kiến nghị có tính hữu ích cho những kỹ sư tư vấn khi phải phân tích
bài toán ổn định công trình đắp bằng cốt địa kỹ thuật.
- Lập những đồ thị tổng quát giúp cho những kỹ sư tư vấn cũng như những nhà
quản lý có thể lựa chọn tương đối chính xác về loại đất đắp và bố trí cốt.
- Kiểm tra kết quả đạt được và xét tính ứng dụng trong thực tế.
3. Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về vật liệu đất có cốt; các loại cốt và ứng dụng
- Cơ sở lý thuyết khi tính toán khối đắp có cốt và không có cốt
- Ứng dụng phần mềm ReSSA(3.0) để tính toán cho công trình có tính chất
điển hình có liên hệ với tiêu chuẩn Anh BS-8006-1995, tiêu chuẩn thực hành
về vật liệu đất có cốt dung trong xây dựng.
- Ứng dụng kết quả tính toán được tính toán cho đê biển Tây Cà Mau và kiểm
tra tính ứng dụng của kết quả.
- Các kết luận, kiến nghị.
4. Các phương pháp nghiên cứu.
- Thống kê tài liệu: Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có về vật liệu đất có
cốt, các ứng dụng tại Việt Nam và trên thế giới.
- Mô phỏng bằng mô hình toán.
- Tổng hợp đánh giá kết quả nghiên cứu và các ứng dụng.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG
ĐỊA KỸ THUẬT CHO ĐÊ BIỂN
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1. Tổng quan
Việt Nam có đường bờ biển chạy dọc chiều dài đất nước từ Bắc đến Nam.
Những nguồn lợi mà biển mang lại cho đất nước và con người là vô cùng to lớn.
Nhưng bên cạnh những nguồn lợi thu được từ biển thì con người nơi đây luôn phải

đối mặt với những mối đe dọa tiềm ẩn cũng do biển mang đến.
Đê biển là công trình ven biển làm nhiệm vụ bảo vệ các khu dân cư, các vùng
đất canh tác nhằm tránh cho những khu vực này bị ảnh hưởng bởi các tác động của
nước biển khi có bão hoặc triều cường. Khi nước biển tràn vào trong đồng sẽ gây
thiệt hại về tính mạng, tài sản của nhân dân, làm nhiễm mặn hệ thống đất canh tác,
phá huỷ làng mạc và hoa màu. Vì vậy trong mọi trường hợp, vấn đề đảm bảo an
toàn đê biển nói riêng và hệ thống đê nói chung là đảm bảo an toàn về dân sinh,
kinh tế, an ninh quốc phòng.
Với đường bờ biển dài 3260 Km trải dài qua 26 tỉnh ven biển từ Quảng Ninh
đến Kiên Giang , Việt Nam mới có khoảng hơn 1500Km đê biển. Theo cách làm
truyền thống, đê miền Bắc và miền Trung thường được đắp dần bằng thủ công, đê
miền Nam thường được đắp bằng xáng cạp; đê được đắp dần theo từng năm tùy
theo sức chịu tải tăng dần của nền và của đất đắp và việc đắp đê là trực tiếp trên nền
đất yếu mà không qua xử lý nên đã xảy ra nhiều trường hợp đê bị hư hỏng do bão
hoặc thậm chí khi sóng lớn kết hợp thủy triều. Như trong các cơn bão số 7 năm
2005, đê biển trên các tỉnh Hải Phòng, Nam Định, Thanh Hóa đã bị hư hại, đặc biệt
là Nam Định khi 19Km trên tổng số 91Km đê bị hư hại.
Các nước phát triển đã có nhiều đầu tư và nghiên cứu về mặt khoa học, công
nghệ để đảm bảo sự an toàn , thậm chí là tuyệt đối, cho đê biển. Các giải pháp gia
cường, bảo vệ đê biển trước kia có thể được bóc bỏ, thay mới bằng giải pháp công
nghệ an toàn hơn. Việt Nam cũng đã áp dụng nhiều biện pháp gia cường, gia cố để
biển, tạo ra những chuyển biến tích cực trong vấn đề này, nhưng xét thực tế chưa

4

thực sự đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của đê biển hiện tại. Các phần tổng quan về
gia cường đê biển trên thế giới và của Việt Nam được trình bày sau đây cho toàn
cảnh về cải tiến công nghệ cũng như những tồn tại về kỹ thuật. Từ đó sẽ phân tích,
đánh giá rút ra được đề xuất khoa học công nghệ sao cho có tính sáng tạo, tăng
thêm mức độ an toàn, kinh tế.

1.1.2. Hiện trạng đê biển Việt Nam
1.1.2.1. Đê miền Bắc
Khu vực ven biển miền Bắc có dân cư tập trung đông và có nhiều trung tâm
kinh tế quan trọng, thêm vào đó, vùng khu vực này lại có địa hình là thấp trũng, vì
vậy các tuyến đê đã được hình thành từ khá sớm. Tổng chiều dài các tuyến đê biển
và đê cửa sông hiện nay khoảng 750Km, trong đó có khoảng 490Km đê trực diện
với biển [5].
a. Mặt cắt đê:
Mặt cắt đê có dạng phổ biến là hình thang, bề rộng mặt đê nhỏ, khoảng từ
3,0m ÷ 5,0m, nhiều đoạn đê có bề rộng còn nhỏ hơn 3,0m, như đê Bắc Cửa Lục và
Hoàng Tân – Quảng Ninh; các đê số 5, 6, 7 và 8 – Thái Bình; đê Cát Hải – Hải
Phòng. Mái phía biển có hệ số mái m từ 2 ÷4, mái phía đồng từ 1,5 ÷ 3. Cao trình
đỉnh đê vào khoảng +3,5 ÷ +5,5.
b. Địa chất và vật liệu đắp:
Đê thường nằm trên nền đất cát mịn pha đất thịt hoặc sét (loại đất phù sa bồi
cửa sông), có sức chịu nén và cường độ chống cắt nhỏ, lượng ngậm nước lớn, dễ bị
tác động phá hoại của sóng biển và dòng ven; tính nén lún lớn và kéo dài, độ ổn
định là thấp. Đất đắp thân đê có các dạng:
- Đất á sét, đất phù sa cửa sông, hàm lượng cát càng tăng khi tuyến đê càng xa
cửa sông.
- Một số tuyến đê được đắp hoàn toàn bằng cát (như đê Hải Thịnh), bên ngoài
được bọc đất sét. Tuy nhiên cũng có một số tuyến đê không được bọc sét nên
thường xuyên bị hao mòn hư hỏng.
c. Tình trạng ổn định

5

Trong điều kiện khí tượng thủy văn bình thường (mực nước triều trung bình
đến cao, gió dưới cấp 7), mái đê chỉ xuất hiện hư hỏng cục bộ ở những đê được bảo
vệ, ít bị hư hỏng ở những đê được bảo vệ. Riêng đê vùng Hải Hậu – Nam Định, khi

gió Đông Bắc cấp 6, 7 duy trì trong thời gian dài, kết hợp triều cường, đê có kè lát
mái bảo vệ vẫn bị hư hỏng nhiều.
Trong điều kiện khí tượng thủy văn không bình thường (mực nước triều trung
bình hoặc cao, gió cấp 8 trở lên), đê xuất hiện nhiều hư hỏng ngay cả ở những mái
đê được bảo vệ. Đê bị hư hỏng nặng sau những trận mưa bão, và phải mất một khối
lượng lớn nguyên vật liệu để khôi phục, đắp trả lại mái đê phía biển.
Như vậy: Đê biển miền bắc, ngay cả những đoạn đê được bảo vệ, hiện vẫn
chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật về ổn định vì cốt đất nền và thân đê chưa được
xử lý, là đất yếu, việc đê chỉ được bảo vệ phía ngoài là chưa đảm bảo. Đê được đắp
bằng đất cát đến cát pha, nhiều khu vực đắp bằng sét pha. Nền đê là cát mịn hoặc
sét yếu.
1.1.3.2. Đê miền Trung
Vùng ven biển miền Trung có diện tích nhỏ, hẹp lại trải dài, địa hình dốc và
bị chia cắt nhiều bởi các sông, kênh rạch, vì vậy các tuyến đê thường ngắn. Đây là
vùng có biên độ thủy triều thấp nhưng lại thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên
tai, lũ lụt (mưa lũ trong đồng tràn qua đê, tác động từ biển do gió, bão, sóng và nước
tràn). Tổng chiều dài đê hiện có khoảng 1980Km, trong đó đê trực diện với biển
khoảng 610Km.
a. Mặt cắt đê:
Phần lớn mặt cắt đê có dạng hình thang, cao trình thấp (thiếu từ 0,5m ÷ 1,0m so
với yêu cầu thiết kế). Chiều rộng mặt đê nhỏ, từ 1,5m ÷ 3,0m, hệ số mái m = 1,5 ÷ 3.
b. Địa chất và vật liệu đất đắp
Đất đắp chủ yếu là đất sét pha cát nhẹ, một số tuyến nằm sâu so với cửa sông,
ở ven các đầm phá, đất thân đê là đất sét pha cát (đê Tả Thanh và Mỹ Trung –
Quảng Bình, đê Vĩnh Thái – Quảng Trị). Nhiều tuyến đê ven biển có thân đê là đất
cát như ở các tuyến đê ở các huyện Quảng Xương, Tính Gia – Thanh Hóa, Diễn
Châu – Nghệ An, Kỳ Anh – Hà Tĩnh.

6

c. Tình trạng ổn định
Mặt cắt đê khá nhỏ, nhiều tuyến đê chưa được bảo vệ nên thường xuyên bị bào
mòn, xói lở hoặc sạt khi mưa lớn hoặc khi có sóng tràn qua. Nhiều tuyến đê bị đứt
đoạn do nước lũ tràn qua từ phía đồng ra phía biển. Các hư hỏng trên xảy ra nghiêm
trọng hơn khi thân đê được đắp bằng cát, cát pha.
Nhìn chung tình trạng ổn định của đê biển miền Trung là không cao, dễ bị ảnh
hưởng hoặc hư hại do các tác động của các điều kiện khí tượng thủy hải văn. Nhiều
tuyến đê phải đắp bù khi bị mưa lũ, hoặc sóng tràn qua, thậm chí một số tuyến phải
đắp đi đắp lại nhiều lần.
1.1.3.3. Đê miền Nam
Tuyến đê ven biển miền Nam ban đầu được hình thành ở dạng bờ bao, để
bảo vệ các khu dân cư, khu sản xuất để chống ngập mặn, triều cường hoặc lũ nhỏ,
sau đó qua nhiều lần đắp bù hình thành đê. Tổng chiều dài đê vùng ven biển khoảng
590km, trong đó đê trực diện với biển khoảng 470km.
a. Mặt cắt đê
Đê biển miền Nam có sự khác nhau lớn về chiều cao và bề rộng mặt. Có
tuyến đê chỉ cao trên 1,0m, nhưng có những tuyến đê cao từ 4,5m đến 5,0m. Mặt đê
có tuyến chỉ rộng 1,5m ÷ 2,0m, nhưng có những tuyến đê với bề rộng mặt
8,0m÷10,0m. Về tổng quan, cao độ đê biển bên phía biển Đông cao hơn cao độ đê
biển phía biển Tây. Mái dốc đê biển có hệ số mái phổ biến từ 2,0 đến 2,5, chỉ có
tuyến đê quan trọng như đê Gò Công và đê Vũng Tàu mới có mái dốc bằng 3,0.
b. Địa chất và đất đắp đê
Đất đắp đê hoàn toàn theo tính chất đất từng vùng, song chủ yếu là đất bồi
tích có hàm lượng hạt mịn cao, bao gồm đất thịt nhẹ, thịt nặng, cát pha, cát, sét, sét
pha cát, sét pha bùn, đất bùn nhão,
Nhiều tuyến đê nằm trên nền cát có thành phần bùn trên 50% nên rất khó
khăn cho việc đắp đê, đặc biệt là những đê cao.

7

c. Tình trạng ổn định
Đối với vùng bờ biển ổn định hoặc vùng bờ bồi, các hư hỏng đê thường là sạt
lở nhỏ ở mái đê phía biển do sóng, vì những đoạn đê này không có cây chắn sóng
(đê Cà Mau). Ở những đoạn đê có nền yếu (nền bùn sét), hiện tượng hư hỏng đê xảy
ra nhiều hơn, các dạng hư hỏng có: sụt lún, nứt, trượt, lún trồi, xói ngầm cơ học
thân và nền đê, Từ đây ta có thể thấy, nguyên nhân làm hư hỏng đê biển miền
Nam chủ yếu là do yếu tố địa chất, khi đât đắp và nền đê đều là đất yếu.
Như vậy tình hình chung đê biển Việt Nam đa phần có tính ổn định chưa
cao, dễ bị hư hỏng. Đất đắp đê và đất nền có thành phần và tính chất cơ lý thay đổi
khá nhiều vì hầu hết vật liệu đắp đê là những vật liệu tại chỗ.
1.2. Các điều kiện biên địa kỹ thuật trong tính toán thiết kế đê biển
Điều kiện địa kỹ thuật là những hạng mục địa kỹ thuật như là mặt cắt địa chất,
các chỉ tiêu cơ – lý của các lớp đất nền hoặc đất đắp. Điều kiện biên địa kỹ thuật
được hiểu là những thành phần ở các ngành khác mà rất cần cho phân tích và thiết
kế địa kỹ thuật (thiết kế các vấn đề liên quan đến nền móng và những công trình
đất). Mặc dù thiết kế nền móng hoặc công trình đất là thuần túy về địa kỹ thuật
nhưng người thiết kế không những cần am hiểu về địa kỹ thuật mà còn phải có sự
hiểu biết về một số ngành liên quan, tùy thuộc lĩnh vực đang xem xét, là những biên
địa kỹ thuật. Trong phần này, ta sẽ giới hạn nói về những vấn đề địa kỹ thuật và các
điều kiện biên địa kỹ thuật trong phạm vi khi tính toán thiết kế cho đê biển [21]
1.2.1. Những tác động và ảnh hưởng đối với công trình chắn giữ nước
Tùy thuộc vào chức năng mà những công trình ven bờ phải chịu những tổ hợp
tác động bao gồm sóng, dòng chảy, sự chênh lệch mực nước, địa chấn và một số tải
trọng đặc biệt khác (như lực va chạm tàu thuyền hoặc băng). Những tác động này,
bao gồm cả trọng lượng bản thân của công trình, sẽ được truyền vào lớp đất bên
dưới công trình, tuy luôn cần phải đảm bảo được hai điều kiện:
- Biến dạng của kết cấu là chấp nhận được.
- Khả năng mất ổn định là nhỏ.

8

Các tác động được truyền vào kết cấu và những lớp đất bên dưới sẽ gây ra sự
thay đổi về ứng suất trong kết cấu đó và cả những lớp đất bên dưới (thay đổi cả theo
thời gian). Điều này dẫn đến hậu quả là những kết cấu bờ và ven biển sẽ bị dịch
chuyển đứng hoặc ngang, hoặc thậm chí là mất ổn định. Sự biến dạng của nền và
của kết cấu không chỉ phụ thuộc vào những tác động bên ngoài, mà còn phụ thuộc
vào các đặc trưng hình học (hệ số mái đê), trọng lượng của kết cấu, tính thấm, độ
cứng của công trình (khả năng chịu lún và chênh lệch lún của công trình) cũng như
khả năng chống cắt của kết cấu và lớp đất nền bên dưới.
Thực tế, hiệu quả của một công trình ven bờ, ven biển nói riêng, hoặc công
trình nói chung, phụ thuộc rất nhiều vào sự tương tác giữa kết cấu bên trên và đất
nền bên dưới. Sự tương tác này bao gồm cả vấn đề truyền tải, sức chịu tải của nền,
độ biến dạng (sự lún và dịch chuyển) của nền và khả năng chịu lún của kết cấu bên
trên. Do đó, cần có một sự hiểu biết sâu sắc về những đặc tính địa kỹ thuật và vật
liệu xây dựng của đất nền và thậm chí cả những đặc tính của kết cấu.
Trong phần này sẽ nêu ra những khía cạnh địa kỹ thuật cơ bản có liên quan
đến chức năng chắn giữ nước của công trình. Tiếp sau đó là một vài tính chất cơ
học đất cơ bản cũng về địa kỹ thuật được trình bày để nêu lên những khía cạnh quan
trọng của địa kỹ thuật mà cần được quan tâm.
1.2.2. Những khía cạnh địa kỹ thuật liên quan đến chức năng chắn giữ nước
Chức năng chủ yếu của kết cấu chắn giữ nước, ví dụ như đê, là để bảo vệ vùng
nội địa khỏi những trận lũ. Chi tiết hơn chức năng chủ yếu của nó có thể được thể
hiện như theo hai yêu cầu của kết cấu đê. Yêu cầu thứ nhất là đê, kè phải đủ cao.
Cao trình đỉnh đê phải lớn hơn đỉnh cao nhất của mực nước, có kể đến ảnh hưởng
do gió và sóng. Yêu cầu thứ hai là phải ổn định. Sự ổn định tổng thể có nghĩa là con
đê bao gồm cả lớp đá bảo vệ và đất bên dưới phải chịu được tất cả những điều kiện
khắc nghiệt hàng ngày ở bên trong và bên ngoài khối đê. Thêm vào đó, thường
trong thực tế yêu cầu đê không thấm nước là điều quan trọng thứ ba. Yêu cầu này
đặc biệt quan trọng trong trường hợp đất nền đê có sự rò rỉ thấm nước.

9

Các yêu cầu về chiều cao và sự ổn định của đê là rất quan trọng. Với yêu cầu
về chiều cao đê, cần luôn đảm bảo rằng cao trình đỉnh đê luôn được giữ lớn hơn cao
trình tối thiểu cho phép. Điều này yêu cầu sự chính xác của phép tính độ lún cũng
như lún theo thời gian để việc thiết kế chiều cao có thể chọn được cao trình đỉnh để
đê không bao giờ bị thấp dưới cao trình không cho phép. Đặc biệt trong trường hợp
đất nền tồn tại lớp đất yếu như là sét hoặc bùn cẩn chú ý đến đánh giá chiều cao phụ
thêm của đê. Người quản lý đê cũng cần có sự hiểu biết về việc giám sát và quản lý
trong khi vận hành đê.
Với yêu cầu ổn định, để sự ổn định đê được đảm bảo trong quá trình làm việc,
cần phải xem xét tất cả các cơ chế phá hoại. Do đó, trong nhiều trường hợp, cần có
nhiều thông số địa kỹ thuật phải được xác định hoặc đánh giá cho cả đất nền tự
nhiên và đất làm vật liệu xây dựng mà đê sẽ được làm mới hoặc đắp bù lên. Thông
thường, những vật liệu xây dựng là đất khai thác từ hồ, đầm lầy trong những vùng
gần kề nơi đê được xây dựng. Ngoài việc chú ý những thông số cần đánh giá, cũng
cần chú ý rằng tính chất của vật liệu đất tự nhiên trên một phạm vi rộng là thay đổi,
nhiều khi là rất khác biệt. Do đó việc xác định những thông số ở hiện trường và
trong phòng thí nghiệm cần phải bao phủ toàn bộ những vùng không chắc chắn do
sự biến đổi nền đất tự nhiên. Điều này nghĩa là những vị trí khảo sát hiện trường và
những mẫu đất nguyên dạng cho thí nghiệm trong phòng phải chọn sao cho các
tầng, lớp và các loại đất sẽ được đánh giá đầy đủ.
Những điều kiện đất nền tự nhiên biểu thị một phần của các điều kiện địa kỹ
thuật. Cùng với đó là việc khảo sát những tính chất vật liệu xây dựng có thể được sử
dụng như vải địa, cát cho lõi đê, sét là vật liệu bao quanh, đá và đá cuội lớn là vật
liệu bảo vệ chân, vv sẽ phụ thuộc vào việc đánh giá các điều kiện địa kỹ thuật.
Từ tất cả những phân tích trên, những điều kiện địa kỹ thuật và điều kiện biên
địa kỹ thuật được nêu ở bảng 1.1

10

Bảng 1.1. Những biên liên quan đến kết cấu địa kỹ thuật (theo Pilarczyk)[21]
Những điều
kiện
Sự ổn định và tiêu chuẩn cho
chuyển vị và độ lún
Những yêu cầu cơ bản
Khí hậu Nhiệt độ, nắng, gió và hướng gió, bão
và nước mưa
Những điều kiện thời tiết
Thủy lực Thủy triều, mực nước, dòng chảy,
thành lập bão, sóng (bão), vùng cửa ra
của sông
Điều kiện biên tải trọng
Thủy văn Chế độ nước ngầm, lượng mưa Điều kiện biên
Động học Động đất Điều kiện biên tải trọng
Những mối
đe dọa đặc
biệt
Sự va chạm tầu thuyền, sự phá hoại
công trình
Điều kiện biên đặc biệt (tải
trọng)
Thiết kế và
xây dựng
Chức năng của kết cấu, vị trí, loại kết
cấu, hình học, mức độ ổn định, vật

liệu, phương pháp xây dựng
Những điều kiện xây dựng
Vận hành và
bảo trì
Những điều kiện vận hành
Môi trường
Những yêu
cầu hình học
Những công trình đã xây dựng, vv… Những giới hạn về hình
học
Thời gian và
ngân sách
Giới hạn về ngân sách và
thời gian
Địa chất Lịch sử của đất, sự phân tầng, gia tải
trước
Những điều kiện của đất
(trước khi xây dựng)
Những điều
kiện địa kỹ
thuật
Những lớp đất, thu thập những tài liệu
đất, điều kiện đất nền và những thông
số của đất
Những điều kiện đất hiện
tại
Ứng xử địa
kỹ thuật
Sự ổn định (bên trong và bên ngoài) ,
độ lún, ống thấm

Những hiểu biêt, kinh
nghiệm và sự chuyên môn
hóa về cơ học đất

11

Rõ ràng là những kỹ sư địa kỹ thuật không thể phân tích và thiết kế khi chỉ có
hiểu biết riêng trong lĩnh vực của mình do có chuyên ngành và lĩnh vực khác ảnh
hưởng lên công việc của họ. Không chỉ khi bắt đầu phân tích móng công trình, mà
còn thường tiếp tục trong suốt công việc sau này. Điều đó có nghĩa là một bản thiết
kế phải được phù hợp và trong mọi trường hợp khác nhau phải được đánh giá. Với
tất cả những cấu trúc, thiết kế phát triển trong một quá trình nhất định từ tạm thời
thiết kế thô cho một vài phương án với một vài lựa chọn cho vị trí cho đến thiết kế
chi tiết cuối cùng cho kết cấu được chọn ở vị trí được chọn.
1.2.3. Cơ chế phá hoại của đê biển
Theo quan điểm địa kỹ thuật, cơ chế phá hoại có thể liên quan chung đến trạng
thái giới hạn địa kỹ thuật. Hai trạng thái giới hạn rất quan trọng trong địa kỹ thuật,
trạng thái tới hạn tương ứng với sự phá hoại và trạng thái giới hạn sử dụng liên quan
đến sự biến dạng lớn nhất cho phép của đất hoặc dịch chuyển của cao trình nền
hoặc kết cấu.
Liên quan đến địa kỹ thuật, hai loại cơ chế phá hoại liên quan đến đê hoặc
những loại kết cấu chắn giữ có thể được chia ra là: cơ chế vi mô và cơ chế vĩ mô.
1.2.3.1. Cơ chế vi mô (micro-mechanisms)
Những cơ chế phá hoại vi mô quan trọng nhất là:
- Sự xói ngầm: một loại của sự lọc chuyển ở bên trong khi các hạt đất của
những lớp nền bị lôi lên lớp đất bên trên có kích thước hạt thô hơn.
- Sự xói ngầm trong lớp: loại xói ngầm cơ học khi những hạt mịn hơn của một
lớp đất nào đó bị rửa trôi ra khỏi lỗ rỗng của những hạt lớn hơn trong cùng lớp đó.
- Các hạt đất biến mất khỏi mái dốc do nước ngầm thoát ra theo hướng vuông
góc với mái dốc.

- Ống dẫn: một loại của xói ngầm trong khi các hạt đất bị chuyển đi do một
dòng chẩy ngầm mạnh như một loại ống. Ống dẫn có thể xảy ra dưới lõi đê trong
một lớp đất không dính nằm dưới một lớp không thể thấm khi cường độ của dòng
chảy ngầm là vượt quá một mức độ nhất định nào đó.

12

Việc mô tả những trạng thái phá hoại liên quan đến cơ chế phá hoại vi mô về
nguyên tắc dựa trên ứng xử hạt đất và tương tác hạt - nước lỗ rỗng. Kích thước hạt,
hình dạng hạt, trọng lượng hạt, lực ma sát hạt và thể tích và lực cản, lực đẩy nổi liên
quan đến dòng chảy ngầm, tất cả cùng ảnh hưởng đến những cơ chế vi mô. Trong
thiết kế, để đánh giá sự phá họa vi mô này, người thiết kế phân tích theo lối kinh
nghiệm, ví dụ như đặt ra những trị số giới hạn về cường độ dòng thấm trong thân đê
và ở vị trí thoát ra để xét đê có bị xói ngầm, xói ngầm bên trong hay hình thành ống
dẫn hay không.
1.2.3.2. Cơ chế phá hoại vĩ mô
Những cơ chế phá hoại vĩ mô quan trọng nhất bao gồm:
- Sự mất ổn định mái dốc.
- Sự phá hoại do sóng, gây ra sự phá hoại cục bộ của đê. Sự phá hoại cục bộ
này là có thể xảy ra đột ngột do sóng đánh mạnh bất thường hoặc do sóng đánh từ
từ gây tải trọng lặp đi lặp lại , tuy là hơn sóng bất thường. Khi tải trọng lặp đi lặp
lăị, một lượng áp lực nước lỗ rỗng dư từ từ sinh ra trong đất cát xốp, mà sẽ làm
giảm sức kháng dẫn đến mất ổn định.
- Sự nén ép là một dạng mất ổn định mà khi một khối đất lớn bị biến dạng
hoặc dịch chuyển theo phương đứng do sự biến dạng theo phương đứng rất lớn của
lớp đất yếu bên dưới do tải trọng ngoài tác dụng lên quá lớn.
- Sự trượt thành dòng hoặc cát trượt do sự hóa lỏng có thể xẩy ra ở những lớp
cát yếu hoặc rất yếu. Cát có thể trở thành một loại nước nặng mà sẽ bị chuyển vị rất
lớn. Sự trượt này có thể gây ra bởi tải trọng tuần hoàn, như sóng biển hoặc động đất,
hoặc có thể bị thoải dần ở mái dốc dưới mực nước do sự xói mòn. Việc đánh giá

khả năng hóa lỏng thì độ chặt và tính thấm của cát là rất quan trọng.
- Lún là kết quả của sự cố kết hoặc từ biến mà trong thực tế thường dẫn đến sự
trục trặc của đê ( do vượt quá giới hạn phục vụ ) hơn là sự mất ổn định. Phụ thuộc
vào chiều dầy của lớp đất yếu bên dưới, tính chất về độ cứng, độ từ biến và tính
thấm của những lớp đó, lún có thể tiếp tục xảy ra trong nhiều năm sau khi hoàn
thành việc xây dựng đê.

13

Cơ chế phá hoại vĩ mô có đặc điểm là biến dạng hoặc chuyển vị tương đối của
khối đất mà xảy ra từ từ đến đột ngột. Cơ chế này có thể được miêu tả rất tốt bằng
cách giả định đất là một khối liên tục hay là một chỉnh thể (mặc dù đất có những hạt
riêng).
Ngoại trừ những cơ chế mà do áp lực lỗ rỗng tăng do sự giảm thể tích của
khung cốt đất gây ra bởi ứng suất cắt là rất quan trọng, cho tắt cả những cơ chế vĩ
mô tương ứng những mô hình tính toán thiết kế là được sử dụng. Điều này áp dụng
đặc biệt cho ổn định mái dốc ( phương pháp Bishop và Fellenius) và những vấn đề
liên quan đến độ lún ( phương pháp Terzaghi và koppejan) . Những thông số của đất
tại vị trí là cần cho những những tính toán có thể thu được từ những thí nghiệm
trong phòng trên những mẫu không biến dạng.
1.3. Các giải pháp gia cường Địa kỹ thuật với đê biển
1.3.1. Tổng quan một số giải pháp gia cường địa kỹ thuật với đê biển
Thân đê là bộ phận chịu lực chính của đê biển nên cần phải được gia cố, gia
cường để chịu được những tác động lớn liên tục và trong thời gian dài. Hiện nay có
nhiều biện pháp gia cường cho đê có thể được liệt kê như sau: [5][6][11][18]
1.3.1.1. Thay đổi kích thước mặt cắt hình học của đê
Khi sức chịu tải của nền là nhỏ, không đủ đắp đê có chiều cao H theo yêu cầu
thì phải thay đổi mặt cắt hình học để đảm bảo lực phân bố lên mặt nền q< [q
gh
] ,

bằng cách tăng chiều rộng đỉnh đê, tăng hệ số mái , với mục đích tăng chiều rộng
đáy móng, từ đó làm tăng sức chịu tải của nền đê. Khi nghiên cứu giải pháp này,
nếu đã thay đổi kích thước hình học đến mức có thể mà q> [q
gh
] và K
min
< [K] thì
lúc đó chiều cao đê là vượt quá giới hạn khả năng chịu tải của nền, vùng biến dạng
dẻo đã phát triển rộng xuống nền đê, gây ra hiện tượng sụt lún giữa thân đê, trong
trường hợp này phải sử dụng giải pháp khác để thay thế.
1.3.1.2. Giải pháp lăng thể phản áp
Trường hợp đê có chiều dầy lớp đất yếu lớn, có thể dùng giải pháp lăng thể
phản áp ở một phía hoặc hai phía đê. Gỉai pháp này thường dùng khi dùng khi đắp

14

trực tiếp trên đất yếu với tác dụng tăng mức ổn định chống trượt trồi cho nền đê cả
trong quá trình đắp và quá trình đưa vào khai thác lâu dài. Chiều rộng và chiều dầy
của lăng thể phản áp đê thông qua tính toán phân tích ổn định đê để xác định, thông
thường được tính toán theo phương pháp thử dần. Trình tự thiết kế là giả định kích
thước của lăng thể phản áp, tính toán ổn định trượt theo phương pháp cung trượt trụ
tròn, sau đó thay đổi kích thước để thỏa mãn yêu cầu ổn định.
a.
Hình 1.1. Kiểm tra ổn định cung trượt khi đắp phản áp
1.3.1.3. Giải pháp thay nền đất yếu
Giải pháp thay nền đất yếu bằng một lớp đệm cát cũng được gọi là phương
pháp thanh thải bùn yếu, tức dùng tàu hút bùn nạo vét toàn bộ lớp đất yếu trong
phạm vi nền móng đê, sau đó đổ cát đá vào để thay thế. Cơ sở phương pháp này là
khi chịu tác động của tải trọng ngoài, lớp đất nền gần bề mặt sẽ chịu tác động nhiều
nhất và gây ra sự nén lún nền đê, nên thay vào đó là lớp đất tốt hơn để giảm độ lún,

tăng sức chịu tải của nền đê. Phương pháp này thường có hiệu quả khi chiều dầy lớp
đệm thay thế nhỏ hơn 3m. Khi chiều dầy lớp đất yếu lớn, không thể thay thế toàn bộ
thì chỉ cần nạo vét nền đến một độ sâu nhất định rồi đổ cát vào thay thế. Theo
phương pháp này, vẫn tồn tại một lớp đất yếu phía dưới, để lớp đất thay thế không
bị chìm xuống cần bố trí lớp lót vải địa kỹ thuật làm nhiệm vụ phân cách và gia
cường.