Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đất có cốt cho xây dựng đê biển ứng dụng cho đoạn đê biển quảng xương, thanh hóa

L IC M
Lu n v n th c s chuyên ngành

N

a k thu t xây d ng v i đ tài: “Nghiên

c u ng d ng công ngh đ t có c t cho xây d ng đê bi n đê bi n Qu ng X

ng, Thanh Hóa” đ

ng d ng cho đo n

c hoàn thành v i s giúp đ t n tình c a

các th y giáo, cô giáo trong b môn đ a k thu t, khoa công trình, tr

ng

ih c

Th y l i cùng b n bè và đ ng nghi p.
Tác gi xin chân thành c m n các th y giáo, cô giáo, gia đình, b n bè &
đ ng nghi p đã t o đi u ki n cho tác gi trong su t quá trình h c t p và th c hi n
lu n v n t t nghi p.

c bi t tác gi xin bày t lòng bi t n đ n GS. TS. Tr nh Minh

Th , các th y giáo, cô giáo trong b môn đ a k thu t, khoa công trình, tr

ng

i

h c Th y l i.
Tuy đã có nh ng c g ng nh t đ nh, nh ng do th i gian có h n và trình đ
còn h n ch , vì v y lu n v n này còn nhi u thi u sót. Tác gi kính mong th y giáo,
cô giáo, b n bè & đ ng nghi p góp ý đ tác gi có th ti p t c h c t p và nghiên
c u hoàn thi n đ tài.
Xin chân thành c m n!
Hà n i, ngày 25 tháng 05 n m 2015
Tác gi lu n v n

inh Xuân D

ng


C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
---

c l p – T do – H nh phúc ---

B N CAM K T

Kính g i:

Ban Giám hi u Tr
Phòng ào t o

Tên tôi là: inh Xuân D

ng

i h c Th y l i

i h c và Sau

i h c – Tr

ng

i h c Th y l i

ng

H c viên cao h c l p: 21 KT11
Chuyên ngành:

a k thu t xây d ng

Mã h c viên: 138580204005
Theo Quy t đ nh s 1285 /Q - HTL ngày 29 tháng 8 n m 2014 c a Hi u
tr

ng Tr

ng

i h c Th y l i, v vi c giao đ tài lu n v n và cán b h

cho h c viên cao h c đ t 3 n m 2014, tôi đã đ

c nh n đ tài “Nghiên c u ng

d ng công ngh đ t có c t cho xây d ng đê bi n Qu ng X

ng, Thanh Hóa” d

is h

ng d n

ng d ng cho đo n đê bi n

ng d n c a Th y giáo GS. TS. Tr nh Minh

Th .
Tôi xin cam đoan lu n v n là k t qu nghiên c u c a tôi, không sao chép c a
ai. N i dung lu n v n có tham kh o và s d ng các tài li u, thông tin đ

c đ ng t i

trên các tài li u và các trang website theo danh m c tài li u tham kh o c a lu n v n.
Hà N i, ngày 25 tháng 05 n m 2015
Tác gi lu n v n

inh Xuân D

ng

M CL C
M

U .....................................................................................................................1

CH

NG 1 T NG QUAN V V T LI U

T CÓ C T .....................................3

1.1. L ch s hình thành ................................................................................................3
1.2. Các lo i c t trong đ t và ng d ng ......................................................................3
1.2.1. Khái quát v đ t có c t ......................................................................................3
1.2.2.

ng d ng đ t có c t khi xây d ng công trình đ t .............................................7

1.3. Khái quát v ch c n ng c a v i đ a k thu t trong xây d ng ..............................9
1.3.1. Ng n cách ..........................................................................................................9
1.3.2. Ch c n ng l c..................................................................................................10
1.3.3. Ch c n ng tiêu thoát n

c ..............................................................................11

1.3.4. Ch c n ng b o v ............................................................................................12
1.3.5. Ch c n ng gia c .............................................................................................13
1.4. Tính ch t v t lý c a v i đ a k thu t ..................................................................14
1.4.1. Kích th

1.4.2. Kh i l

c hình h c c a v i đ a k thu t th

ng ph m[5] ............................14

ng đ n v di n tích c a v i ................................................................14

1.4.3. Chi u dày c a v i đ a k thu t ........................................................................15
1.4.4. Tính r ng c a v i đ a k thu t ........................................................................15
1.4.5.

th a c a v i đ a k thu t ...........................................................................17

1.4.6.

u n d ng sóng c a v i đ a k thu t ...........................................................18

1.4.7. Tính co ng n khi t ng nhi t đ c a v i đ a k thu t .......................................19
1.5. V n đ

ng d ng c a c t đ a k thu t ................................................................20

1.6. K t lu n ch

ng 1 ..............................................................................................22

CH

S

NG 2 C

VÀ PH

NG PHÁP TÍNH TOÁN

N

NH KH I

T

P CÓ C T ...........................................................................................................23
2.1. Các đ c tính c a v t li u làm c t .......................................................................23
2.1.1

b n kéo c a v i đ a k thu t .......................................................................23

2.1.2

b n ch c th ng c a v i đ a k thu t ...........................................................23

2.1.3

b n lâu dài c a v i đ a k thu t ..................................................................24


2.1.4 Ma sát và dính k t c a v i đ a k thu t v i đ t ................................................24
2.2 Các c ch c b n gi a đ t và c t .......................................................................25

2.2.1 Các c ch t

ng tác gi a đ t và c t ...............................................................25

2.2.2 C ch gia c

ng đ t trong mái d c có c t......................................................26

2.2.3 C ch gia c

ng đ t trong móng d

i n n đ p ..............................................27

2.3 Nguyên t c tính toán c t trong công trình mái đ t ..............................................28
2.3.1 Các quan đi m v đ t có c t ............................................................................28
2.3.2 Bài toán v l c neo l n nh t.............................................................................29
2.3.3 Nguyên t c b trí c t v i đ a k thu t ..............................................................33
2.4 S

n đ nh mái d c có c t trên n n đ t m m y u ...............................................36

2.4.1 C ch phá ho i mái d c có c t trên n n đ t m m y u ..................................36
2.4.2 Nh ng nguyên t c tính toán và thi t k công trình có c t trên n n đ t m m y u .37
2.5 Các ph

ng pháp phân tích n đ nh mái d c th

ng dùng khi ch a có c t .......38

2.5.1 Ph

ng pháp phân m nh c a W.Fellenius[9] ..................................................38

2.5.2 Ph

ng pháp phân m nh c a W.Bishop đ n gi n[9] ......................................40

2.6 Các ph

ng pháp phân tích n đ nh mái đ p có c t trên n n đ t y u ................41

2.6.1 Các tr ng thái gi i h n v

n đ nh mái d c có c t ...........................................42

2.6.2 Tính toán s b chi u cao n đ nh c a mái d c khi ch a b trí c t.................44
2.6.3 Ph

ng pháp phân m nh đ tính toán m t tr

2.7 K t lu n ch
CH

t tròn trong mái d c đ p có c t...44

ng 2 ...............................................................................................52

NG 3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

NG D NG ..............................................53

3.1 Gi i thi u v ph n m m ReSSA (3.0) ................................................................53
3.2 Bài toán nghiên c u.............................................................................................59
3.2.1 M c đích nghiên c u ........................................................................................59
3.2.2 Tr

ng h p tính n đ nh ..................................................................................59

3.2.3 L a ch n các thông s ......................................................................................60
3.2.4 Các bài toán nghiên c u ...................................................................................62
3.2.5 K t qu tính toán, phân tích và đánh giá ..........................................................64
3.3 Phân tích bài toán ng d ng cho đo n đê bi n Qu ng X

ng, Thanh Hóa ........92


3.3.1 Ph

ng pháp 1: Tính theo tra đ

ng quan h ..................................................95

3.3.2 Ph

ng pháp 2: Dùng ph n m m ReSSA (3.0) ...............................................96

3.3.3 So sánh gi a hai k t qu tính ...........................................................................99
3.4 K t lu n ch

ng 3 ...............................................................................................99

K T LU N VÀ KI N NGH .................................................................................100


DANH M C CÁC HÌNH V
CH

NG 1

Hình 1.1. M t s hình nh v i đ a k thu t d t ...........................................................4
Hình 1.2. M t s hình nh v i đ a k thu t không d t ................................................5
Hình 1. 3 M t s hình nh v v i đ a k thu t ph c h p. ...........................................5
Hình 1. 4 M t s hình nh v l

i đ a k thu t. .........................................................6

Hình 1. 5 Công trình s d ng c t là màng polime đ a k thu t[5]. ............................7
Hình 1. 6 V i đ a k thu t trongxây d ng dân d ng[5]. ..............................................8
Hình 1. 7 V i đ a k thu t trong giao thông[5]. ...........................................................8
Hình 1. 8 V i đ a k thu t trong th y l i. ....................................................................9
Hình 1. 9 V i đ a k thu t làm ch c n ng ng n cách .................................................9
Hình 1. 10 V i đ a k thu t làm ch c n ng l c .........................................................10
Hình 1. 11 V i đ a k thu t làm ch c n ng tiêu thoát n

c .....................................12

Hình 1. 12 V i đ a k thu t làm ch c n ng b o v ...................................................13
Hình 1. 13 M t s k t c u đi n hình trong xây d ng CTGT b ng đ t m m y u......14
CH

NG 2

Hình 2. 1 Tác d ng c a c t đ i v i đ t[11] ..............................................................26
Hình 2. 2 C ch gia c

ng t

ng và mái d c b ng c t ...........................................27

Hình 2. 3 Mái đ p có c t trên n n đ t y u ................................................................28
Hình 2. 4 S đ xác đ nh v trí m t tr

t kh d [9]...................................................29

Hình 2. 5 S đ l c tác d ng lên kh i tr

t ABC ....................................................30

Hình 2. 6 S đ xác đ nh l c kéo neo T kéo [3] ...........................................................32
Hình 2. 7 C ch gia c

ng t

ng và mái d c b ng c t ...........................................34

Hình 2. 8 C ch phá ho i kh i đ t đ p và mái có c t trên n n đ t m m y u[8] .....36
Hình 2. 9 S đ tính toán theo ph
Hình 2. 10 S đ tính theo ph

ng pháp W.Fellenius ........................................39

ng pháp W.Bishop đ n gi n ..................................40

Hình 2. 11 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v

n đ nh ngoài..................................42

Hình 2. 12 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v

n đ nh n i b ................................43

Hình 2. 13 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v

n đ nh h n h p .............................43


Hình 2. 14 Ph

ng pháp phân m nh v i m t tr

t tròn đ tính n đ nh mái đ c

trong đ t có c t ..........................................................................................................45
Hình 2. 15 Ph
CH

ng pháp phân m nh v i m t tr

t tròn c a Bishop ........................49

NG 3

Hình 3. 1 Giao di n ph n m m ReSSA (3.0) ............................................................53
Hình 3. 2 Menu chính c a ph n m m ReSSA (3.0) ..................................................54
Hình 3. 3 Nh p d li u cho bài toán .........................................................................55
Hình 3. 4 Giao di n nh p s l

ng l p đ t ...............................................................56

Hình 3. 5 Giao di n nh p d li u các l p đ t ............................................................56
Hình 3. 6 Giao di n nh p t i tr ng ............................................................................57
Hình 3. 7 Giao di n nh p l a ch n ki u c t ..............................................................57
Hình 3. 8 Giao di n nh p thông s c a c t ...............................................................58
Hình 3. 9 Giao di n l a ch n bán kính tính n đ nh mái ..........................................59
Hình 3. 10 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =30;c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =5 (KN/m2) ............................64
Hình 3. 11 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =30; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =9 (KN/m2) ............................65
Hình 3. 12 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =30; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) ..........................66

Hình 3. 13 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =30; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) ..........................67
Hình 3. 14 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =60; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =5 (KN/m2) ............................69
Hình 3. 15 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =60; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =9 (KN/m2) ............................70
Hình 3. 16 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =60; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) ..........................71


Hình 3. 17 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =60; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) ..........................72
Hình 3. 18 Bi u đ

quan h

(Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =100;

c n =5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =5 (KN/m2) ....74
Hình 3. 19 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =90; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =9 (KN/m2) ............................75
Hình 3. 20 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =90; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) ..........................76
Hình 3. 21 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =90; c n =5(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) ..........................77
Hình 3. 22 Bi u đ

quan h

(Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =120;

c n =5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =5 (KN/m2) ....78

Hình 3. 23 Bi u đ

quan h

(Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =120;

c n =5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =9 (KN/m2) ....79
Hình 3. 24 Bi u đ

quan h

(Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =120;

c n =5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) ..80
Hình 3. 25 Bi u đ

quan h

(Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =120;

c n =5(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) ..81
Hình 3. 26 Bi u đ quan h (Fs~ϕ n ) trong tr

ng h p không có c t; ch tiêu đ t

đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =5 (KN/m2) ...............................................83
Hình 3. 27 Bi u đ quan h (Fs~ϕ n ) trong tr

ng h p không có c t; ch tiêu đ t

đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =9 (KN/m2) ...............................................84
Hình 3. 28 Bi u đ quan h (Fs~ϕ n ) trong tr

ng h p không có c t; ch tiêu đ t

đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) .............................................85
Hình 3. 29 Bi u đ quan h (Fs~ϕ n ) trong tr

ng h p không có c t; ch tiêu đ t

đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) .............................................86


Hình 3. 30 Bi u đ quan h gi a h s

n đ nh (Fs)v i các ch tiêu đ t đ p c đ =5 và

(ϕ đ p ) khác nhau ........................................................................................................88
Hình 3. 31 Bi u đ quan h gi a h s

n đ nh (Fs)v i các ch tiêu đ t đ p c đ =9 và

(ϕ đ p ) khác nhau ........................................................................................................89
Hình 3. 32 Bi u đ quan h gi a h s

n đ nh (Fs) v i các ch tiêu đ t đ p c đ =12

và (ϕ đ p ) khác nhau ...................................................................................................90
Hình 3. 33 Bi u đ quan h gi a h s

n đ nh (Fs) v i các ch tiêu đ t đ p c đ =15

và (ϕ đ p ) khác nhau ...................................................................................................91
Hình 3. 34 V trí huy n Qu ng X

ng, t nh Thanh Hóa ..........................................92

Hình 3. 35 V trí công trình trên đ a ph n xã Qu ng Thái ........................................93
Hình 3. 36 C t ngang đi n hình đê ............................................................................94
Hình 3. 37 Tra và n i suy b

c c t t bi u đ quan h gi a h s

n đ nh (Fs) v i

các ch tiêu đ t đ p c đ =5(kN/m2) và (ϕ đ p ) khác nhau ..............................................95
Hình 3. 38 D li u l p đ t.........................................................................................97
Hình 3. 39 K t qu tính toán n đ nh t ng th ..........................................................97
Hình 3. 40 K t qu tính toán s đ chia th i ............................................................98
Hình 3. 41 B ng k t qu phân tích ............................................................................98


DANH M C CÁC B NG BI U
CH

NG 1

B ng 1. 1 Tính ch t v t lý c a v i đ a k thu t, ph
và các kho ng tr s c a các v i đ a k thu t th
CH

ng g p[15] ..................................19

NG 2

B ng 2. 1 Tr s góc θ đ xác đ nh m t tr
B ng 2. 2 Xác đ nh tr s K K v i các tr
CH

ng pháp thí nghi m, ki m tra

t kh d trong các tr

ng h p ..............31

ng h p góc d c[4] ...................................33

NG 3

B ng 3. 1 Các ch tiêu c

ng đ c t dùng trong tính toán[15] .................................61

B ng 3. 2 Các ch tiêu cao trình đ t và chi u dài c t dùng trong tính toán ..............62

B ng 3. 3 Các ch tiêu c lý đ t dùng trong tính toán ...............................................63
B ng 3. 4 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =3

;c n =5 v i các lo i đ t đ p

c đ =5 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................105
B ng 3. 5 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =3

;c n =5 v i các lo i đ t đ p

c đ =9 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................105
B ng 3. 6 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =3

;c n =5 v i các lo i đ t đ p

c đ =12và kho ng cách c t khác nhau .......................................................................106
B ng 3. 7 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =3

;c n =5 v i các lo i đ t đ p

c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ......................................................................106
B ng 3. 8 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =6

;c n =5 v i các lo i đ t đ p

c đ =5 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................107
B ng 3. 9 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =6

;c n =5 v i các lo i đ t đ p

c đ =9 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................107
B ng 3. 10 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =6

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =12 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................108
B ng 3. 11 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =6

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................108
B ng 3. 12 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =9

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =5 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................109


B ng 3. 13 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =9

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =9 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................109
B ng 3. 14 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =9 ;c n =5

v i các lo i đ t đ p

c đ =12 và kho ng cách c t khác nhau ......................................................................110
B ng 3. 15 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =9 ;c n =5

v i các lo i đ t đ p

c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ......................................................................110
B ng 3. 16 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =12

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =5 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................111
B ng 3. 17 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =12

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =9 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................111
B ng 3. 18 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =12

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =12 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................112
B ng 3. 19 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

0
n =12

;c n =5 v i các lo i đ t

đ p c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................112
B ng 3. 20 H s
0
0
n =3 ÷12 ;c n =5

B ng 3. 21 H s
0
0
n =3 ÷12 ;c n =5

B ng 3. 22 H s
0
0
n =3 ÷12 ;c n =5

B ng 3. 23 H s
0

0
n =3 ÷12 ;c n =5

n đ nh t ng th Fs khi không b trí c t v i đ t n n có
v i các lo i đ t đ p c đ =5 .............................................................112
n đ nh t ng th Fs khi không b trí c t v i đ t n n có
v i các lo i đ t đ p c đ =9 .............................................................113
n đ nh t ng th Fs khi không b trí c t v i đ t n n có
v i các lo i đ t đ p c đ =12 ...........................................................113
n đ nh t ng th Fs khi không b trí c t v i đ t n n có
v i các lo i đ t đ p c đ =15 ...........................................................113


DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH
Nguyên ngh a

Ký hi u
γ

Tr ng l

ϕ

Góc ma sát trong (đ )

c

L c dính k t đ n v (kN/m2)

B

ng riêng t nhiên (kN/m3)

s t
Kh i l

ng đ n v (g/m2)

M

Kh i l

ng c a v i (g)

A

Di n tích c a v i (m2)

n

r ng th tích

G

Kh i l

T

Chi u dày v i (m)

S

Di n tích m u v i (m2)

Sr

ng

O
d
C L,T

ng c a m u v i thí nghi m (kg/m3)

Di n tích r ng có trong S (m2)
Kích th

c k r ng

ng kính h t đ t
co do u n sóng c a s i v i theo ph

ly

Chi u dài s i v i g ra t m u v i (m)

lw

Chi u dài m u v i d t (m)

σ

VI T T T

ng su t nén

δv

Bi n d ng nén d c

δh

Bi n d ng n ngang

Tk

L c kéo neo

ng d c, ngang (%)


Ta

C

ng đ ch u kéo tính toán c a c t

σ kéo

C

ng đ kéo

Kđ

H s an toàn v đ t v i

t

h

Kho ng cách gi a các l p c t (m)

q

T i tr ng phân b đ u (kN/m2)

T neo

L c neo

l neo

Chi u dài neo

Kt

t

H s an toàn kéo t t neo

Z

Chi u cao c t đ t tính t m t đ t đ n n i đ t c t v i đang xét

ϕv

Góc ma sát gi a đ t và v i

τ neo

C

ψ kéo

Tri s góc kháng kéo

M gt

Mô men gây tr
t i

M gl

Mô men gi do c

u

Áp l c n

fn

H s riêng ph n xét đ n h u qu phá ho i v m t kinh t

K

H s

f fs

H s riêng ph n áp d ng cho tr ng l

fq

H s t i tr ng riêng ph n áp d ng cho ngo i t i

ϕ’ p

Góc kháng c t l n nh t c a v t li u đ p

Rh

L c gây tr

Tult

C

ng đ ch ng kéo t t neo (kN/m2)

t do tr ng l

ng b n thân c a đ t và do ngo i

ng đ ch ng c t c a đ t

c l r ng

n đ nh mái d c
ng đ n v c a đ t

t t ng c ng đ i v i 1m dài d c theo m t mái d c

ng đ ch u kéo gi i h n do nhà cung c p đ a ra, đ n v kN/m


RFid

H s gi m c

ng đ do h h ng l p đ t

RFd

H s gi m c

ng đ do đ b n

RFc

H s gi m c

ng đ do đ rão

Rc

T s che ph hay ch ng l n

T

C

ng đ ch u kéo

Ch vi t t t
ReSSA

Reinforced Slope Stability Analysis

PES

Polyester

PP

Polypropylen

PA

Polyamide

PE

Polyethylene

KT

a k thu t

ASTM D

American Society for Testing and Materials designation

POA

Percent Open Area

DIN

Deutsches Institut fur Normung

TCN

Tiêu chu n ngành


1
M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Bi n đ i khí h u và n

c bi n dâng, tình tr ng xâm nh p m n, thi u n

c ng t,

úng ng p,…đã và đang là v n đ c p bách đe d a nhi u n i, nhi u vùng lãnh th
trên th gi i. Vi t Nam là m t trong nh ng n
n ng n nh t c a bi n đ i khí h u – n

cđ

c đánh giá là ch u nh h

ng

c bi n dâng.

Xây d ng các công trình đê bi n nh m ng n ch n nh ng tác đ ng b t l i t
bi n, t o đi u ki n phát tri n b n v ng kinh t - xã h i, b o v môi tr
ph n b o đ m qu c phòng - an ninh và t ng b

ng, góp

c hình thành tuy n giao thông ven

bi n là r t quan tr ng và c n thi t đ i v i nhi u vùng, mi n

Vi t Nam. Tuy nhiên,

gi i pháp xây d ng đê bi n nh th nào đ v a đ m b o yêu c u k thu t, v a phù
h p v i đi u ki n th c t mang l i hi u qu kinh t k thu t cao là nh ng v n đ
c n ph i đ

c xem xét k l

ng.

V i b bi n dài 102 km, hi n nay Thanh Hóa đã có h th ng đê bi n và đê c a
sông khép kín, dài h n 80 km, song nhi u tuy n đê bi n xây d ng đã lâu, ch y u
do nhân dân t đ p đ đ i phó v i bão, l và tình tr ng n

c bi n dâng[6].

Vi c nghiên c u áp d ng công ngh m i trong xây d ng, tìm ra các bi n pháp
t ng n đ nh cho mái d c c a công trình đ p đ t nói chung và mái đê nói riêng là
v n đ c n thi t và c p bách. Gi i pháp gia c

ng n đ nh mái đê b ng c t đ a k

thu t đáp ng các yêu c u n đ nh đê, có th k t h p giao thông, ch ng xói l khi
tràn n

c, thu nh m t c t, h s mái đê, d thi công, th i gian hoàn thành ng n,

gi m kh i l

ng đào đ p… mang l i hi u qu kinh t cao. Do đó đ tài “Nghiên

c u ng d ng công ngh đ t có c t cho xây d ng đê bi n đê bi n Qu ng X

ng d ng cho đo n

ng, Thanh Hóa” có ý ngh a khoa h c và ý ngh a th c ti n.

2. M c đích nghiên c u c a đ tài
H th ng hóa c s lý lu n v công ngh đ t có c t trong xây d ng và phân tích
c ch làm vi c k t c u đ t có c t.
Nghiên c u, đánh giá n đ nh c a mái đê có c t b ng nh ng ph
có, t đó l a ch n ph

ng pháp phân tích h p lý.

ng pháp hi n


2
Dùng ph n m m ReSSA(3.0) tính n đ nh mái có c t khi thay đ i các ch tiêu
c lý (ϕ,c) đ t n n, đ t đ p, k t qu l p thành bi u đ m i quan h , dùng tra s n
trong thi t k s b .
it

3.

ng, ph m vi nghiên c u

- Nghiên c u gi i pháp gia c

ng n đ nh mái đê b ng c t v i đ a k thu t trên

n n đ t y u và ng d ng cho đê bi n Qu ng X
4. Cách ti p c n và ph
n

ng, Thanh Hóa.

ng pháp nghiên c u

c ta nh ng tuy n đê bi n th

ng n m trên n n đ t y u.

tuy n đê b n

v ng, s d ng lâu dài và gi m giá thành xây d ng thì m c đích đ t ra là ph i nghiên
c u tìm ra các bi n pháp t ng n đ nh cho các mái d c c a công trình đ p.
Ti p c n trên c s đ m b o các tiêu chu n thi t k đê bi n.
Tham kh o các k t qu nghiên c u c a các công trình đã công b , đ ng th i d a
trên các qui chu n thi t k c a các n
Anh BS8006:1995) đ ch n ra ph

c tiên ti n hi n đang áp d ng (nh tiêu chu n

ng pháp tính toán phù h p[12].

S d ng ph n m m ReSSA(3.0) c a công ty ADAMA-Engineering Hoa K ,
ti n hành nghiên c u cho bài toán có m t c t đê đ c tr ng, các ch tiêu c t, đ t đ p
và đ t n n bi n đ i, đ so sánh và rút ra m t s nh n xét c n thi t v tính h p lý và

các tr

ng h p có th v n d ng các ph

ng pháp hi n hành c ng nh ch ra m t s

h n ch c a chúng.
5. B c c c a lu n v n
L ic m n
M cl c
M đ u
Ch

ng 1: T ng quan v v t li u đ t có c t

Ch

ng 2: C s và ph

Ch

ng 3: Phân tích bài toán ng d ng

K t lu n, ki n ngh
Ph l c tính toán.

ng pháp tính toán n đ nh kh i đ t đ p có c t


3

CH

NG 1

T NG QUAN V V T LI U

T CÓ C T

1.1. L ch s hình thành
S ra đ i c a đ t có c t đ

c đánh giá cao trong

a K thu t công trình nh s ra

đ i c a bê tông c t thép trong xây d ng. L nh v c khoa h c k thu t đ t có gia c

ng

c t ch u kéo đã có h n 40 n m phát tri n và hoàn thi n k t ngày Henri Vidal (Pháp)
đ xu t n m 1963, nh t là sau nh ng n m 70 thu c th k tr
nh t

c. Công trình đ t có c t

ng ch n đ t có c t, mái đ t có c t, đ p đ t có c t đã đ

c s d ng nhi u. C t

ch u kéo đ a vào đ t đ p ho c theo nh ng quy cách nh t đ nh (nh đ t c t thép trong

bê tông c t thép thông th

ng) ho c đ

c tr n l n v i đ t (nh bê tông tr n các đo n

s i thép).
T ngày s i t ng h p, v i đ a k thu t ra đ i, các công trình đ t có c t v i đ a
k thu t đ

c xây d ng nhi u h n vì các lý do sau:

- Nh nh t trong các lo i công trình vì công trình làm b ng đ t t i ch .
- M m nh t vì là công trình đ t.
- Có th dùng v i đ a k thu t, s i t ng h p đ làm c t thay th c t thép đ t ti n.
1.2. Các lo i c t trong đ t và ng d ng
n nay có hai quan đi m v đ t có c t ch u kéo: quan đi m th nh t coi đ t có c t
ch u kéo là lo i v t li u xây d ng m i, l y tên là đ t có c t (reinforced soils); quan
đi m th hai nhìn nh n đ t có gia c

ng c t là m t thành t u m i v k thu t xây d ng

công trình đ t (earth structures) d ng neo ch u kéo nh t

ng ch n đ t, mái đ t (đ

ng

b , đê, đ p), n n đ t. Trong lu n v n này, tác gi nghiên c u kh i đ t có c t nh m t
b ph n c a công trình đ t có c t, t c là theo quan đi m th hai.

1.2.1. Khái quát v đ t có c t
t có c t là lo i đ t xây d ng có b trí gia c
(Geotextiles), màng đ a k thu t (Geomembranes), l
thép đ a k thu t đ t ng c

ng thêm b ng v i đ a k thu t
i đ a k thu t (Geogrids), l

i

ng kh n ng n đ nh c a công trình đ t.

t có c t không ph i là v t li u hoàn toàn m i m , mà t xa x a con ng

i đã

dùng toocsi (torchi, Pháp), m t lo i v t li u k t h p đ t dính nhão v i r m đ làm v t


4
li u xây d ng. Toocsi, v a có tính dính bám c a đ t, v a có tính b n dai c a c t, nên
th

ng đ

c a chu ng làm g ch, làm vách ng n trong nhà. S làm vi c đ ng th i

gi a đ t và c t có th đem l i hi u qu cao v kinh t , vì đã phát huy t i đa s c ch u
nén, ch u c t c a đ t và s c ch u kéo c a c t.
1.2.1.1. Lo i v i đ a k thu t

V i đ a k thu t là s n ph m polime d ng v i. Có nhi u lo i v i đ a k thu t
th

ng ph m khác nhau v ch t li u polime và c u t o v i, d

i đây là cách phân lo i

theo công ngh ch t o:
a) Lo i v i d t
Công ngh ch t o lo i v i này gi ng nh ch t o v i may m c thông th

ng. V i

g m m t h th ng s i d c (warp) và ngang (wefl) vuông góc v i nhau. S i d t v i đ a
k thu t có th là s i kép ho c s i đ n có ti t di n tròn ho c d t, đ

ng kính l n t

100÷300µm.
V i d t g m s i d c c ng trên khung d t và s i ngang đ
d c theo cách dàn. Nói chung th

c đ a vào gi a các s i

ng dùng s i d c c a v i (warp) b n h n s i ngang

c a v i (wefl). Do đó tích ch t c a v i là d h

ng. Tính d h

ng rõ r t h n n u đ

th a sít c a các s i d c và đ sít c a các s i ngang khác nhau. Ít lo i v i đ a k thu t
đ ng h
ph

ng theo ph

ng d c và ph

ng d c và ph

ng ngang. N u có lo i v i đ ng h

ng ngang thì v i đó có tính d h

ng theo các ph

ng theo

ng chéo góc.

Hình 1.1. M t s hình nh v i đ a k thu t d t

b) Lo i v i không d t
V i đ a k thu t không d t : G m các s i v i dàn (theo cách làm c t áo bông kép).
S i v i dàn thành l p dày m ng dày t 0.5mm đ n vài mm v i s s p x p s i v i
không theo qui t c mà theo xác su t t nhiên ho c có đ nh h

ng theo m t ph

ng nào


5
đó có ch đích. C ng nh l p bông dàn, l p s i dàn thành l p h u nh không có s c
ch u kéo nên r t x c x ch, th

ng dùng cho các yêu c u t ng l c, phân cách, tiêu n

c.

Còn dùng đ gia c đ t nói chung, hay chính là làm c t cho đ t, là các lo i v i đ a k
thu t d t, đan và l

i.

Hình 1.2. M t s hình nh v i đ a k thu t không d t
c) Lo i v i đ a ph c h p
V i đ a ph c h p là lo i v i k t h p gi a v i đ a k thu t không d t và các s i
polyester c

ng đ cao, đ

c may thành nh ng bó s i ch u l c trên n n v i không d t

đ t o ra m t s n ph m có đ các ch c n ng c a v i d t và không d t.
V i đ a k thu t không d t chia làm hai lo i:
+ Lo i đ n tr c là lo i v i có l c theo chi u kh ho c chi u cu n l n h n
+ Lo i hai tr c là lo i v i có l c theo chi u kh ho c chi u cu n b ng nhau

Hình 1. 3 M t s hình nh v v i đ a k thu t ph c h p.
1.2.1.2. Lo i l
L

i đ a k thu t

i ô vuông làm b ng kim lo i ho c v t li u ch t d o có tính n ng ch u kéo, đ

c

đ t n m ngang trong kh i v t li u đ p. Nh có l c kháng b đ ng c a đ t đ i v i các
thanh c t ngang và l c ma sát gi a v t li u đ p v i b m t c a l
s di chuy n ra phía ngoài c a đ t có c t. Có th dùng l
L

i c t b ng thép đ

c liên k t v i t m m t t

i nên ch ng l i đ

i thép ho c l

c

i s i thép.

ng bê tông xi m ng đúc s n. Tr

ng


6
h p, n u c t có d ng l
làm m t t

ng và cho n i ch p vào l p c t phía trên ho c c ng có th liên k t v i t m

bê tông xi m ng m t t
t o thành b ng ph
l tl

i s i thép thì có th u n cong đo n ngoài c a m i l p c t đ
ng đúc s n. L

i v t li u t ng h p c

ng đ cao có th đ

c

ng pháp kéo dãn polyeste ho c polyetylen m t đ cao. Có th cu n

i lên trên đ làm v m t t

ng ho c liên k t l

m ng hay liên k t v i r đá c a m t t

iv it mm tt

ng.

Không gi ng v i đ a k thu t d t và không d t (th m), l
r ng t vài mm đ n vài cm. L

ng bê tông xi

i đ a k thu t đ

i đ a k thu t có m t l

i

c t o nên b i nh ng s i to thô, liên

k t v i nhau b ng ép nóng ho c keo dính v i nhau, và th

ng dùng làm r , gabion thay

th gabion kim lo i.

Hình 1. 4 M t s hình nh v l

i đ a k thu t.

1.2.1.3. Màng polime đ a k thu t
Màng đ a k thu t là lo i t m m m cách khí và cách n

c (H s th m vào kho ng

10-11÷10-13 cm/s).
Các s n ph m v i đ a k thu t nêu trên (v i, th m, l

i) th

ng do yêu c u v n

chuy n hay yêu c u thi công mà ch t o v i chi u r ng t 5÷5,5m và chi u dài t
50÷200m tu lo i và cu n thành cu n.
Trong ng d ng, lo i v i đ a k thu t không d t (th m) th
c u t ng l c, phân cách, tiêu n

c. Còn dùng đ gia c đ t nói chung, hay chính là làm

c t cho đ t, là các lo i v i đ a k thu t d t, đan và l
dùng v i d t, v i đan hay l

i.

ng dùng cho các yêu

i. Tu theo yêu c u c th mà


7

Hình 1. 5 Công trình s d ng c t là màng polime đ a k thu t[5].
1.2.2.

ng d ng đ t có c t khi xây d ng công trình đ t
tđ

lâu
đ

n

c n đ nh c h c b ng c t là các v t li u bên ngoài đã đ
c ta và các n

c trên th gi i.

c th c hi n t r t

các vùng đ m l y, c a sông, đ

ng và đê

c đ p trên móng là thân cây và cành cây nh quai đê l n bi n trên vùng phù sa non

Nga S n, H u L c (Thanh Hoá), C n Thoi, Bình Minh (Ninh Bình).
N m 1970, k s Bill Hifker (M ) đã sáng ch lo i l

i dây hàn t o b i các dây

thép hay thanh thép không g đ làm c t. Sau đó v i vi c ch t o l
v ng nh Tensar và Tenax có kh n ng ch u giãn cao và ch ng đ
làm cho vi c s d ng c t l

i ch t d o b n
c n mòn c t đã

i v i đ t đ p ma sát dính phát tri n.

Có th coi Tensar và Tenax là m t trong nh ng ng d ng đ u tiên c a v i đ a k
thu t làm c t cho đ t. Ng

i ta nhanh chóng nh n th y hi u qu toàn di n c a áp d ng

lo i c t này. Và công ngh đ t có c t, c th là đ t có c t v i đ a k thu t, phát tri n
nhanh h n bao gi h t đ c bi t trong hai th p k 80 và 90. V t li u v i đ a k thu t làm
c t ngày m t đa d ng và phát tri n v ch t, ph m vi ng d ng ngày m t m r ng. Các
l nh v c ng d ng g m có: t
kh i đ p n n đ

ng ch n có c t v i; kh i đ p có c t v i; gia c mái d c

ng s d ng v i đ a k thu t và đ t m m y u t i ch .

Trong h n 35 n m qua, v i đ a k thu t đã phát tri n v i t c đ chóng m t c v
hình lo i, s l

ng và ch t l

ng, đáp ng hàng lo t các yêu c u đ a k thu t trong xây

d ng công trình.
V i đ a k thu t có th đ

- Polyester (PES);

c ch t o t m t ho c nhi u lo i nguyên li u sau:


8
- Polypropylen (PP) ;
- Polyamide (nilon, PA);
- Polyethylene (PE) và m t s lo i polyme khác.
1.2.2.1.

ng d ng c a v i đ a k thu t trong xây d ng dân d ng, giao thông,

th y l i
a) Trong xây d ng dân d ng
T

ng ch n đ t có c t; gia c mái d c có c t; gia c

ng n n đ t có c t….

Hình 1. 6 V i đ a k thu t trongxây d ng dân d ng[5].
b) Trong giao thông
N nđ

ng có gia c c t; sân bay; đ

ng s t; c u c ng…

Hình 1. 7 V i đ a k thu t trong giao thông[5].

9
c) Trong th y l i
Kênh m

ng, công trình bi n, đ p ho c các công trình gi n

c…

Hình 1. 8 V i đ a k thu t trong th y l i.
1.2.2.2. Kh n ng ng d ng công ngh ph n m m vào tính toán v t li u đ t c t
Kh n ng ng d ng ph n m m đ tính toán v t li u đ t có c t ph bi n nh
GEOSLOPE, PLAXIS, RESSA…
1.3. Khái quát v ch c n ng c a v i đ a k thu t trong xây d ng
Trong các lo i công trình đ t, v i đ a k thu t th c hi n 5 ch c n ng c b n đ n l
ho c k t h p tu thu c vào các ng d ng:
1.3.1. Ng n cách
M c đích là đ ng n cách 2 l p đ t có c h t khác nhau. Chúng có nh ng đ c tính
khác nhau v kh n ng th m, đ ma sát và kh n ng ch u t i.

Hình 1. 9 V i đ a k thu t làm ch c n ng ng n cách


10
V m t c h c:
- Tránh không cho xáo tr n v v t li u;
- Tránh không cho có s di chuy n đá thô xâm nh p vào l p cát m n ho c ng

c l i.

1.3.2. Ch c n ng l c
L p l c luôn đ

cđ t

gi a 2 l p đ t có đ th m n

c và c h t khác nhau.

Ch c n ng c a l p l c là đ tránh s trôi đ t t phía đ t có c h t m n h n vào l p
đ t có c h t thô. L p l c nh m đ m b o m t dòng n

c không có áp trong su t

tu i th c a công trình.
M t s ch c n ng l c c a v i đ a k thu t đ

c th hi n hình 1.10

Hình 1. 10 V i đ a k thu t làm ch c n ng l c


11
1.3.3. Ch c n ng tiêu thoát n

c

V i đ a k thu t làm ch c n ng thoát n
b t p trung n

thoát n

c khi v i đ a k thu t đóng vai trò thi t

c và d n ra kh i vùng c n thoát n

c c n có đ chi u dày đ chuy n đ

cl ul

Hình 1.11 Th hi n m t s thi t b tiêu thoát n
- Thoát n

c. V i đ a k thu t dùng đ
ng n

c c n thoát.

c có s d ng v i đ a k thu t :

c th ng đ ng đ làm khô móng công trình (hình 1.11a);

- Thoát n

c đ t d

i l p nh a đ

ng ch ng th m n

c t kênh d n (hình

1.11b và 1.11c);
- Thoát n

c trong thân công trình đ t (hình 1.11d);

- Thoát n

c đ t sau t

- Thoát n

c ngang

- Thoát n

c ngang c a kh i đ t đ p trong n

ng lõi cách n
mái th

c trong công trình đ t (hình1.11e);

ng l u công trình đ t (hình 1.11f);
c (hình 1.11g).