Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý đoạn đê xung yếu của sông chu trên địa phận tỉnh thanh hóa

L IC M

N

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n TS. Nguy n Công Th ng và
GS.TS Ph m Ng c Khánh, đã dành nhi u tâm huy t, t n tình h

ng d n, ch b o

cho tác gi trong su t quá trình th c hi n lu n v n.
Tác gi xin chân thành c m n Trung tâm t v n và chuy n giao công ngh
Th y L i đã t o đi u ki n cho tác gi v th i gian, tài li u đ tham gia khoá h c và
hoàn thành lu n v n.
Tác gi xin chân thành c m n đ n s quan tâm và giúp đ c a phòng
t o

i h c và Sau

th y, cô giáo tr

ng

i h c, Khoa Công trình tr

ng

ào

i h c Thu l i, cùng các

i h c Th y l i đã t o đi u ki n cho tác gi có c h i đ

c

h c t p, trau d i nâng cao ki n th c trong su t th i gian v a qua.
Sau cùng là c m n các b n đ ng nghi p và các thành viên trong gia đình đã
có nh ng đóng góp quý báu, đ ng viên v v t ch t và tinh th n đ tác gi hoàn
thành lu n v n này.
V i th i gian và trình đ còn h n ch , lu n v n không th tránh kh i nh ng
thi u sót. Tác gi r t mong nh n đ

c s ch b o và đóng góp ý ki n c a các th y

cô giáo, các Quý v quan tâm và b n bè đ ng nghi p.
Lu n v n Th c s k thu t chuyên ngành Xây d ng công trình th y v i đ
tài: “Nghiên c u đ xu t gi i pháp x lý đo n đê xung y u c a sông Chu trên đ a
ph n t nh Thanh Hóa” đ

c hoàn thành t i Khoa Công trình, Tr

ng

Th y l i.
Hà N i, tháng 11 n m 2014
Tác gi

Nguy n Vi t Ph

ng

i h c

L I CAM OAN
Tên tôi là Nguy n Vi t Ph

ng, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên

c u c a riêng tôi. Nh ng n i dung và k t qu trình bày trong lu n v n là trung th c
và ch a đ

c ai công b trong b t k công trình nghiên c u nào.

Tác gi

Nguy n Vi t Ph

ng


M CL C
M

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

1.Tính c p thi t c a đ tài ...........................................................................................1
2. M c đích c a đ tài .................................................................................................3
3.
3.1.

it

ng và ph m vi nghiên c u...........................................................................3

it

ng nghiên c u...........................................................................................3

3.2. Ph m vi nghiên c u..............................................................................................3
4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u .............................................................3

4.1. Cách ti p c n ........................................................................................................3
4.2. Các ph
CH

ng pháp nghiên c u...............................................................................3

NG 1: T NG QUAN.......................................................................................4

1.1. T ng quan v h th ng đê đi u n

c ta ...............................................................4

1.2. H th ng đê đi u t nh Thanh Hóa ........................................................................4
1.3. Hi n tr ng đo n đê sông h u sông Chu t i K38+700 đ n K39+300. ..................5
1.3.1. Hi n tr ng đo n đê xung y u ............................................................................5
1.3.2. Nguyên nhân gây s t l .....................................................................................6
1.4. Các gi i pháp thi t k b o v cho đo n đê sông Chu......................................6
1.4.1. T ng quát v các gi i pháp x lý ch ng th m cho đê hi n có ....................6

1.4.1.1. Kéo dài đ

ng th m b ng sân ph ch ng th m.............................................6

1.4.1.2. Gi i pháp đ p c ph n áp tiêu n
1.4.1.3. Kéo dài đ

ng th m b ng t

c phía trong đê.........................................8

ng ch ng th m d

i n n đê............................8

1.4.1.4. Gi i pháp khoan ph t n n đê..........................................................................9
1.4.1.5. Gi i pháp làm h th ng gi ng gi m áp h l u .............................................10
1.4.1.6. Xây d ng các tuy n đê quây gi m c p phía trong đê ..................................11
1.4.1.7. T o t ng l c ng

c, dâng cao m c n

c n i dòng th m xu t l .................11


1.4.2. Các hi n t

ng x y ra và l a ch n bi n pháp x lý hi u qu cho khu v c

nghiên c u .................................................................................................................12

CH

NG 2: TÍNH TOÁN TR NG THÁI TH M VÀ N

NH C A O N Ê

XUNG Y U ..............................................................................................................13
2.1. Các ph

ng pháp gi i bài toán th m c a đo n đê\ ............................................13

2.1.1. Tính th m b ng ph

ng pháp gi i tích ...........................................................13

2.1.1.1. Ph

ng pháp c h c ch t l ng .....................................................................13

2.1.1.2 Ph

ng pháp c h c ch t l ng g n đúng ......................................................13

2.1.1.3. Ph

ng pháp t l đ

ng th ng ...................................................................14

2.1.2. Tính toán th m b ng ph

ng pháp s d ng l

i th m ...................................14

2.1.2.1. Ph

ng pháp gi i tích ..................................................................................14

2.1.2.2. Ph

ng pháp thí nghi m t

2.1.2.3. Ph

ng pháp thí nghi m trên mô hình khe h p ...........................................15

2.1.2.4. Ph

ng pháp v l

ng t đi n (EG A).........................................15

i b ng tay .....................................................................15

2.1.3. Tính toán th m b ng ph

ng pháp s .............................................................15

2.1.3.1. Ph

ng pháp sai phân h u h n ....................................................................15

2.1.3.2. Ph

ng pháp ph n t h u h n .....................................................................16

2.2. Tính toán n đ nh b ng ph

ng pháp phân tích cân b ng gi i h n chia th i ....16

2.2.1. Ph

ng pháp Fellenius....................................................................................17

2.2.2. Ph

ng pháp Bishop đ n gi n ........................................................................18

2.2.3. Ph

ng pháp Janbu t ng quát .........................................................................19

2.3. L a ch n ph

ng pháp tính toán. ......................................................................19

2.4. Gi i các bài toán b ng ph
2.4.1. S l

ng pháp ph n t h u h n.......................................20

c v lý thuy t c a ph

ng pháp ph n t h u h n.................................20

2.4.2. Trình t gi i bài toán b ng ph

ng pháp PTHH ...........................................20

2.5. L a ch n ph n m m đ gi i các bài toán trên....................................................22


2.6. Gi i thi u ph n m m GeoStudio: ......................................................................23
2.6.1. S l

c v lý thuy t c a Modul SEEP/W.......................................................23

2.6.2. S l

c v lý thuy t c a Modul SLOPE/W. ...................................................25

2.6.2.1. Ph

ng pháp tính toán: ................................................................................25

2.6.2.2. Tính toán theo xác su t: ...............................................................................25
2.6.2.3. Hình d ng hình h c và s phân l p: ............................................................26
2.6.2.4. M t tr
CH

NG 3:

K38+700

t: .....................................................................................................26
NG D NG TÍNH TOÁN CHO O N Ê H U SÔNG CHU T I

N K39+300 –

XU T GI I PHÁP X

LÝ...................................27

3.1. Gi i thi u v hi n tr ng đo n đê h u sông Chu t i K38+700 đ n K39+300.........27
3.1.1. Gi i thi u chung v khu v c nghiên c u...........................................................27
3.1.2.

a hình, đ a m o đo n đê h u sông Chu t i K38+700 đ n K39+300. ..............28

3.1.3.

c đi m đ a ch t công trình ..........................................................................31

3.1.3.1.

c đi m đ a ch t th y v n..........................................................................31

3.1.3.2.

c đi m đ a t ng và tính ch t c lý c a đ t n n.........................................32

3.1.4.

c đi m khí t

ng th y v n..........................................................................43

3.1.4.1. Khí h u .........................................................................................................43
3.1.4.2. M ng l

i sông ngòi ....................................................................................43

3.1.4.3. Ch đ dòng ch y.........................................................................................44
3.1.4.4. Tình hình di n bi n s

c

th m, s t tr

t khu v c t

K38+700 đ n

K39+300 đê h u sông Chu .......................................................................................45
3.2. Tính toán th m và n đ nh cho hi n tr ng khu v c nghiên c u ............................45
3.2.1. Tr

ng h p tính toán ......................................................................................45

3.2.2. L a ch n m t c t tính toán..............................................................................46
3.2.3.2. Tính toán th m cho m t c t t i K38+780.....................................................52
3.2.3.3. Tính toán th m cho m t c t t i K39+150.....................................................56


3.2.4 K t lu n ............................................................................................................60
3.3. L a ch n gi i pháp kh c ph c s c ..................................................................61
1.4.2.1. Ph

ng án 1 .................................................................................................61

1.4.2.2. Ph

ng án 2 .................................................................................................62

1.4.2.3. Ph

ng án 3 .................................................................................................62

1.4.2.4. L a ch n ph

ng án.....................................................................................62

3.5. Tính toán n đ nh th m và n đ nh t ng th công trình sau khi kh c ph c s c
...................................................................................................................................64
3.5.1. Thi t k hàm l

ng xi m ng và ph gia .........................................................64

3.5.2. Tính toán l a ch n cao trình đ nh vào đáy c c ...............................................65

3.5.2.1. Cao trình đáy c c .........................................................................................65
3.5.2.2. Cao đ đ nh c c............................................................................................65
3.5.3. Tính toán n đ nh th m và n đ nh t ng th ...................................................68
3.5.3.1. Tr

ng h p tính toán ...................................................................................68

3.5.3.2. M t c t tính toán...........................................................................................68
3.5.3.3. Tính toán n đ nh th m và n đ nh t ng th cho m t c t t i K38+960m ....68
3.5.3.4. Tính toán n đ nh th m và n đ nh t ng th cho m t c t C5+100m...........73
3.6. K t lu n ..............................................................................................................78
K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................................80
1. K t qu đ t đ

c trong lu n v n ...........................................................................80

2. H n ch , t n t i trong quá trình th c hi n.............................................................80
3. H

ng kh c ph c, đ xu t.....................................................................................81

TÀI LI U THAM KH O.........................................................................................82
Ti ng Vi t..................................................................................................................82
Ti ng Anh..................................................................................................................83


DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1: M t s hình nh v th c tr ng mái đê...................................................2
Hình 2: M t s hình nh v hi n t

ng vòi th m phía sông...............................2

Hình 1.1: Gi i pháp sân ph ch ng th m ngoài đê ............................................6
Hình 1.2: Gi i pháp sân ph ch ng th m trong đê......................................................7
Hình 1.3: Gi i pháp c ph n áp tiêu n c phía trong đê..............................................8
Hình 1.4: Gi i pháp t ng ch ng th m...................................................................8
Hình 1.5: Gi i pháp t o màng ch ng th m. ..............................................................9
Hình 1.6: Gi i pháp gi ng gi m áp nông...............................................................10
Hình 1.7: Gi i pháp gi ng gi m áp sâu.................................................................10
Hình 1.8: Xây d ng các tuy n đê quây gi m c p phía trong đê ..................................11
Hình 1.9: ng c u s c b ng t ng l c ng c ........................................................11
Hình 2.1 : S đ l

i sai phân.........................................................................16

Hình 2.2: S đ chia lát tính toán n đ nh .......................................................17
Hình 2.3: Các d ng ph n t th
Hình 3.1: Hình nh hi n t

ng s d ng trong PTHH ...............................21

ng vòi th m .........................................................28

Hình 3.2: B n đ v trí khu v c nghiên c u.....................................................28
Hình 3.3: Hi n tr ng phía sông khu v c nghiên c u........................................29
Hình 3.4: Hình nh đ nh đê k t h p đ

ng giao thông ....................................30

Hình 3.5: Hi n tr ng khu v c d án ................................................................31

Hình 3.6: Bình đ v trí các h khoan đ a ch t ................................................33
Hình 3.7: M t c t ngang đ a ch t 1-1’ (v trí t

ng ng K38+780) .................34

Hình 3.8: M t c t ngang đ a ch t 2-2’ (v trí t

ng ng K38+960) .................34

Hình 3.9: M t c t ngang đ a ch t 3-3’ (v trí t

ng ng K39+150) .................35

Hình 3.10: M t c t d c đ a ch t I-I’ (mép n

c phía sông) .............................35

Hình 3.11: M t c t d c đ a ch t II-II’ (d c đ nh đê) ........................................36
Hình 3.12: M t c t d c đ a ch t III-III’ (d c chân đê phía đ ng đê) ................36
Hình 3.13: M t c t d c đ a ch t IV-IV’ (phía trong đ ng)...............................37


Hình 3.14: S đ tính toán th m TH1 cho m t c t K38+960 ...........................46
Hình 3.15: Mô hình hóa tính toán th m TH1 cho m t c t K38+960 ................46
Hình 3.16:

ng đ ng c t n

c TH1 cho m t c t K38+960 ..........................47

Hình 3.17:

ng bão hòa n

c trong thân đê TH1 cho MC K38+960 ...........47

Hình 3.18:

ng dòng th m qua thân và n n đê TH1 cho m t c t K38+960 .47

Hình 3.19:

ng đ ng gradient th m thân và n n đê TH1 cho m t c t K38+960 ....47

Hình 3.20: K t qu tính toán

n đ nh mái đê phía sông TH1 cho m t c t

K38+960 .........................................................................................................48
Hình 3.21: Bi u đ Gradient th m mái phía sông TH 1 cho m t c t K38+960.48
Hình3.22: S đ tính toán th m TH2 cho m t c t K38+960 ............................48
Hình3.23: Mô hình hóa tính toán th m TH2 cho m t c t K38+960 .................49
Hình 3.24:

ng đ ng c t n

Hình 3.25

ng bão hòa n

Hình 3.26:

ng dòng th m qua thân và n n đê TH2 cho MC K38+960 .......50

c TH2 cho m t c t K38+960 ..........................49
c trong thân đê TH2 cho m t c t K38+960.......49

Hình 3.27: Gradient th m thân và n n đê TH2 cho MC K38+960 ...................50
Hình 3.28: K t qu TT n đ nh mái đê phía sông TH2 cho MC K38+960 .......50
Hình 3.29: Bi u đ Gradient th m mái phía đ ng TH 2 ..................................51
Hình 3.30: Bi u đ Gradient bãi phía đ ng TH 2 ...........................................51
Hình 3.31:

ng đ ng c t n

c TH1 cho MC K38+780 ...............................52

Hình 3.32:

ng bão hòa n

c trong thân đê TH1 cho MC K38+780 ...........53

Hình 3.33: Gradient th m thân và n n đê TH 1 cho MC K38+780 ..................53
Hình 3.34: K.qu TT n đ nh mái đê phía sông TH1 cho MC K38+780 ..........53
Hình 3.35: Bi u đ Gradient th m mái phía sông TH1 cho m t c t K38+780..54
Hình 3.37:

ng b.hòa n

c trong thân đê TH2 cho MC K38+780...............54

Hình 3.38: Gradient th m thân và n n đê TH2 cho m t c t K38+780 ..............55
Hình 3.39: K.qu TT n đ nh mái đê phía sông TH2 cho MC K38+780 ..........55
Hình 3.40: Bi u đ Gradient th m mái phía đ ng TH2 MC K38+780 .............56
Hình 3.41: Bi u đ Gradient bãi phía đ ng TH2 MC K38+780.......................56
Hình 3.42:

ng đ ng c t n

c TH1 cho m t c t K39+150 ..........................57


Hình 3.43:

ng bão hòa n

c trong thân đê TH1 cho MC K39+150 ...........57

Hình 3.44: Gradient th m thân và n n đê TH1 cho MC K39+150 ...................57
Hình 3.45: K.qu TT n đ nh mái đê phía sông TH1 cho MC K39+150 ..........58
Hình 3.46: Bi u đ Gradient th m mái phía sông TH1 cho MC K39+150 .......58
Hình 3.47:

ng đ ng c t n

Hình3.48:

ng bão hòa n

c TH2 cho m t c t K39+150 ..........................58
c trong thân đê TH2 cho MC K39+150 ............59

Hình 3.49: Gradient th m thân và n n đê TH2 cho MC K39+150 ...................59
Hình 3.50: K.qu TT n đ nh mái đê phía sông TH2 cho MC K39+150 ..........59
Hình 3.51: Bi u đ Gradient th m mái phía đ ng TH2 MC K39+150 .............60
Hình 3.52: Bi u đ Gradient bãi phía đ ng TH2 MC K39+150.......................60
Hình 3.53: M t c t ngang đ i di n ..................................................................66
Hình 3.54: S đ tính toán n đ nh th m m t c t C5 tr
Hình 3.55:

ng h p 1 ..................68

ng bão hòa trong thân đê và n n đê m t c t C5 TH 1 ..............68

Hình 3.56: Gradient th m thân đê và n n đê m t c t C5 TH 1 .........................69
Hình 3.57: Gradient l n nh t trong c c Xi m ng đ t m t c t C5 TH 1 ............69
Hình 3.58: Bi u đ Gradient th m mái đê phía sông m t c t C5 TH 1 ............69
Hình 3.59: K t qu tính toán n đ nh t ng th m t c t C5 TH 1 ......................70
Hình 3.60: S đ tính toán n đ nh th m m t c t C5 TH 2 ..............................70
Hình 3.61:

ng bão hòa trong thân đê và n n đê m t c t C5 TH 2 ..............70

Hình 3.62: Gradient th m thân đê và n n đê m t c t C5 TH 2 .........................71
Hình 3.63: Gradient l n nh t trong c c Xi m ng đ t m t c t C5 TH 2 ............71
Hình 3.64: Bi u đ Gradient th m mái và c đê phía đ ng MC C5 TH2 ..................71
Hình 3.65: Bi u đ Gradient th m ph m vi kênh phía đ ng m t c t C5 TH2 ................72
Hình 3.66: Bi u đ Gradient th m d

i đáy ao phía đ ng MC C5 TH2...........72

Hình 3.67: K t qu tính toán n đ nh t ng th MC C5 TH 2 ...........................73
Hình 3.68: S đ tính toán n đ nh th m m t c t C5+100m TH 1 ...................73
Hình 3.69:

ng bão hòa trong thân đê và n n đê MC C5+100m TH1..........74

Hình 3.70: Gradient th m thân đê và n n đê m t c t C5+100m TH 1 ..............74
Hình 3.71: Gradient l n nh t trong c c Xi m ng đ t m t c t C5+100m TH1 ..74


Hình 3.72: Bi u đ Gradient th m mái đê phía sông m t c t C5+100m TH1...75
Hình 3.73: K t qu tính toán n đ nh t ng th MC C5+100m TH 1.................75
Hình 3.74: S đ tính toán n đ nh th m m t c t C5+100m TH 2 ...................76
Hình 3.75:

ng bão hòa trong thân đê và n n đê MC C5+100m TH2..........76

Hình 3.76: Gradient th m thân đê và n n đê m t c t C5+100m TH2 ...............76
Hình 3.77: Gradient l n nh t trong c c XM

m t c t C5+100m TH2.............77

Hình 3.78: Bi u đ Gradient th m mái và c đê phía đ ng MC C5+100m TH2.....77
Hình 3.79: Bi u đ Gradient th m ph m vi kênh phía đ ng MC C5+100m TH2....77
Hình 3.80: Bi u đ Gradient th m d
c t C5+100m tr

i đáy ao và ru ng tr ng phía đ ng m t

ng h p 2 .............................................................................78

Hình 3.81: K t qu tính toán n đ nh t ng th MC C5+100m TH2..................78


DANH M C CÁC B NG BI U

B ng 3.1: B ng t ng h p ch tiêu c lý l p đ t 1, 2a và 2b............................ 37
B ng 3.2: B ng t ng h p ch tiêu c lý c a các l p đ t 2c, 3 và 4a ............... 39
B ng 3.3: B ng t ng h p ch tiêu c lý c a các l p đ t 4b, 5a và 5b............. 40
B ng 3.4: B ng t ng h p ch tiêu c lý c a các l p đ t 5c và 6.................... 42
B ng3.5. H s th m hi n tr

ng c a xi m ng đ t t kinh nghi m các công

trình th c t ..................................................................................................... 64
B ng 3.6: K t qu tính toán th d n ch n cao trình đ nh c c......................... 67


1

M

U

1.Tính c p thi t c a đ tài
T nh Thanh Hóa có 24 sông l n nh bao g m: sông Mã, sông Chu, sông
Yên, sông Ho t,… H th ng sông ngòi c a Thanh Hoá phân b khá đ u v i 4 h
th ng sông đ ra bi n v i 5 c a l ch chính. H th ng công trình phòng l ch y d c

dòng ch y, v i t ng chi u dài đê 1008 km. Toàn b h th ng đê b o v cho 17
huy n, th , thành ph v i 450 xã, trong đó có 296 xã có đê đi qua. Dân s đ
v

c tính 2,5 tri u ng

cb o

i chi m 83,4% dân s c t nh và h u h t các trung tâm

kinh t , v n hoá, chính tr c a c t nh.
Trong nh ng n m v a qua trên các tuy n đê sông Chu đã đ
c p. Vi c đ u t xây d ng công trình đê kè đã t ng b

c h n ch đ

c gia c nâng
c s t l t i các

khu v c có di n bi n s t l , đ m b o an toàn cho các tuy n đê, an toàn tính m ng,
tài s n c a các h dân s ng ven b sông, gi m thi u thi t h i, góp ph n n đ nh dân
c , phát tri n s n xu t, phát tri n kinh t - xã h i c a khu v c.
Do nh h
nên m c n

ng c a s thay đ i th i ti t và s bi n đ i khí h u trong khu v c

c trên các sông th

ng xuyên có s chênh l ch r t l n gi a hai mùa

(mùa l và mùa ki t l n); bên c nh đó do đ c đi m đ a ch t khu v c tuy n đê không
đ ng nh t đã xu t hi n hi n t

ng th m, m ch đùn, m ch s i, s t l , lún s t khác

nhau, đe do nghiêm tr ng đ n an toàn công trình đê đi u, tính m ng, tài s n c a
nhân dân, nh h
v c.

ng không nh đ n quá trình phát tri n kinh t , xã h i c a khu


2

Hình 1: M t s hình nh v th c tr ng mái đê
(tr

t s t mái phía sông t i K38+930 và K39+00 vào n m 2010)

Hình 2: M t s hình nh v hi n t

ng vòi th m phía sông

( t i v trí K38+950 và K39+00 vào n m 2010 )
Tr

c th c tr ng trên, v n đ “Nghiên c u đ xu t gi i pháp x lý đo n đê

xung y u c a sông Chu trên đ a ph n t nh Thanh Hóa” r t quan tr ng và mang

tính b c thi t nh m tìm ra gi i pháp gia c kh c ph c nh ng đo n đê xung y u v i
m c đích ng n ch n tình hình s t l , gi m thi u thi t h i do m a l gây ra trên đ a
bàn t nh Thanh Hóa nói riêng và trên c n

c nói chung.


3

2. M c đích c a đ tài
Nghiên c u đ xu t gi i pháp x lý đo n đê xung y u c a sông Chu trên đ a ph n
t nh Thanh Hóa.
3.

it

3.1.

ng và ph m vi nghiên c u

it

ng nghiên c u

Các y u t hình h c c a m t c t đê; n đ nh đê ( n đ nh th m và n đ nh tr
mái); Các đ c tr ng v m c n

c, n

t

c rút, tính ch t c lý c a đ a ch t n n đê c a

đo n đê h u sông Chu.
3.2. Ph m vi nghiên c u
Trong khuôn kh th i gian có h n, đ tài s t p trung nghiên c u, tính toán c th
cho đo n đê h u sông Chu t
4. Cách ti p c n và ph

ng ng đo n t K38+700 đ n K39+300.

ng pháp nghiên c u

4.1. Cách ti p c n
Ti p c n tr c ti p ho c gián ti p thông qua các t ch c, cá nhân khoa h c hay các
ph

ng ti n thông tin đ i chúng đ n m đ

c t ng quan v các nguyên nhân x y ra

s c s t l , lún s t, th m. T đó nh n th y r ng khi x lý s c thì các v n đ đã
quan tâm đ n đó là: n n đê, thân đê đ m b o đ b n th m và n đ nh. Các v n đ
c n xem xét nh ng ch a đ

c đ c p đó là: n đ nh khi x lý s t l ; x lý n n đê

c ; s d ng v t li u gia c n n đ đ m b o kh n ng ch u t i; nghiên c u v t li u x
lý n n ... T t c các v n đ đó d n đ n lãng phí, không phù h p v i t ng đo n đê có
các đi u ki n th c t khác nhau. Vì v y v i đ tài: “Nghiên c u đ xu t gi i pháp

x lý đo n đê xung y u c a sông Chu trên đ a ph n t nh Thanh Hóa.” tác gi s
gi i quy t đ

c các nh

c đi m v a nêu trên.

4.2. Các ph

ng pháp nghiên c u

1- T ng h p, k th a các k t qu nghiên c u t tr

c đ n nay trong l nh v c th y

l i đ c bi t v đê đi u.
2- Ph

ng pháp th ng kê và phân tích s li u th c đo.

3- Ph

ng pháp h th ng đi u tra th c đ a.

4- Tính toán phân tích tr ng thái n đ nh b ng ph

ng pháp ph n t h u h n.


4

CH

NG 1: T NG QUAN

1.1. T ng quan v h th ng đê đi u n
Do đ t n

c ta

c ta n m trong vùng khí h u nhi t đ i gió mùa nên l , bão luôn là

m i đe do nghiêm tr ng, t hàng nghìn n m nay thì cu c đ u tranh v i thiên nhiên
đ phòng ch ng l bão luôn luôn chi m v trí hàng đ u trong l ch s phát tri n c a
đ tn

c ta.
n nay Vi t Nam có g n 8.000 km đê, trong đó g n 6.000 km đê sông và

2.000 km đê bi n. Riêng đê sông chính có 3.000 km và 1.000 km đê bi n quan
tr ng. Có g n 600 kè các lo i và 3.000 c ng d

i đê. Ngoài ra còn có 5000 km b

đ ng b ng sông C u Long. Riêng h th ng sông

bao ch ng l s m, ng n m n

H ng trong đ ng b ng B c B có 3.000 km đê sông và 1.500 km đê bi n
c đi m c a quá trình hình thành các tuy n đê

đ ng b ng và trung du B c

b trong bu i đ u s khai là quá trình t phát do nhân dân làm v i trình đ nh n
th c và công c lao đ ng lúc đó r t thô s . V n đ ch n tuy n và x lý n n ch đ

c

gi i quy t h t s c đ n gi n. Ch có nh ng n m sau này m t s tuy n đê b v khi có
l l n ho c m t s n i có s đ i dòng ho c phát tri n thêm, vi c l c ch n tuy n m i
đ

c chú ý đ y đ đ n các đi u ki n k thu t.
Vào mùa l , đê làm vi c ng n n

chênh l ch c t n

c th

c. Khi m c n

c l phía sông lên cao

ng h l u đê là khá l n, khi đó c t n

c th m l n, hình

thành dòng th m t sông vào đ ng.
Vào mùa ki t, m c n

c sông xu ng th p, m t s tuy n đê có nhi u ao h

phía trong đ ng, t o chênh c t n
sông. Hi n t

ng th m này th

c th m cao, hình thành dòng th m t đ ng sang

ng g i là th m ng

c.

V i đ c đi m d ng m t c t đ c tr ng c a đê nh

trên là đi u b t l i v bi n

d ng th m.
1.2. H th ng đê đi u t nh Thanh Hóa
Thanh Hóa có 24 sông l n nh , v i t ng chi u dài đê: 1.008 km. Trong đó:
-

ê t c p I đ n c p III:


5

+ Chi u dài: 315 km ( ê c p I: 64,7km; C p II:183,5km; C p III: 66,7km)
+ Kè b o v đê: 138 công trình, g m: 71.435m kè lát mái và 160 m hàn.
+ Kè b o v khu dân c , bãi sông: 18 công trình, v i 14.468m kè lát mái và 10 m

hàn.
i đê: 242 c ng (trong đó có 3 âu)

+ C ng d
+

êd

i c p III:

- Chi u dài: 693km.
- Kè b o v đê: 108 công trình, chi u dài kè lát mái: 86.354m.
- C ng d

i đê: 739 c ng.

(Trích báo cáo đánh giá hi n tr ng công trình đê đi u tr

c l n m 2012 – T nh

Thanh Hóa)
1.3. Hi n tr ng đo n đê sông h u sông Chu t i K38+700 đ n K39+300.
1.3.1. Hi n tr ng đo n đê xung y u
Khu v c nghiên c u là đo n đê ph c t p, tr i qua nhi u n m đã t ng x y ra
nhi u hi n t

ng s t l , lún s t, th m khác nhau và c ng đã đ

c tu s a nhi u l n

tuy nhiên ch a tri t đ , c th :
- Hoàn l u c a c n bão s 2 và s 3 tháng 8 n m 2005 gây m a l n làm mái đê
phía sông, phía đ ng khu v c t K38+700 đ n K39+300 xu t hi n nhi u h s t,
rãnh xói.
- Tháng 5/2007, t i K39+046- K39+150 x y ra n t, s t mái đê, kè: đ nh cung s t
cao trình (+8.30) và kéo dài v hai phía qua đ nh kè, xu ng mái kè (cao trình đ nh
kè:+7,00), kh i đ t t t ng i xu ng, sâu t 0,5-0,9m; ph n mái kè n m trong cung s t
b tr i lên, đã đ

c x lý làm kè n m 2008.

- N m 2010 xu t hi n lún mái kè t i K38+930,
4,3m x 4,6m sâu t 0,3m đ n 2,64m, đã đ

cao trình+5,07m v i kích th

c

c x lý trong mùa ki t n m 2010. (Chi

ti t xem hình 1 c a ph n m đ u)
c bi t xu t hi n hi n t

ng th m t đ ng sang sông trong đó có 2 l rò t i

K38+950 và K39+000 xu t l

cao trình +1.00. Mùa l n m 2010, trên mái kè b

-

6

s t lún 2 h và đã đ

c x lý b ng hình th c làm l c và tu s a ph n mái kè b s t

lún. N m 2011 đã x lý b ng hình th c khoan ph t v a, nh ng ch a tri t đ . Hi n
nay n

c v n ch y thành dòng qua 2 l rò t đ ng sang sông

hai h t t c ti p t c phát tri n: t i K38+950, h s t kích th
sâu 0,8m ÷ 1,2m; t i K39+000, h s t kích th

cao trình (+1.00);
c 8,0m x 6,0m, t t

c 7,0m x 9,0m, t t sâu 0,8m ÷ 1,1m.

(Chi ti t xem hình 2 c a ph n m đ u)
Do liên ti p x y ra hi n t
K38+700 đ n K39+300 luôn đ

ng s t tr

t nên đê h u sông Chu đo n t

c xem là m t trong các tr ng đi m phòng ch ng

l t bão c a t nh Thanh Hóa.
1.3.2. Nguyên nhân gây s t l
Theo k t qu kh o sát hi n tr ng, thu th p tài li u, phân tích báo cáo
kh o sát đ a hình, đ a ch t và phân tích mô ph ng bài toán tính th m và n đ nh
đê theo ph

ng pháp ph n t h u h n v i nhi u tr

nh n xét d

i đây:

ng h p, có th rút ra nh ng

Nguyên nhân th m trên đo n đê t K38+700 đ n K39+300 đê h u sông Chu là
do trong n n đê có các l p đ t có tính th m m nh thông t đ ng sang sông k t h p
v i chênh l ch m c n

c gi a hai phía sông và đ ng.

1.4. Các gi i pháp thi t k b o v cho đo n đê sông Chu
1.4.1. T ng quát v các gi i pháp x lý ch ng th m cho đê hi n có
1.4.1.1. Kéo dài đ

ng th m b ng sân ph ch ng th m

a. Sân ph ch ng th m ngoài đê.

Hình 1.1: Gi i pháp sân ph ch ng th m ngoài đê

7

b. Sân ph ch ng th m trong đê.

Hình 1.2: Gi i pháp sân ph ch ng th m trong đê.
i v i công trình đê, đây là gi i pháp c b n th
bi n. Sân ph ch ng th m nh hình v th
đ th m n

ng đ

ng đ

c áp d ng ph

c đ p b ng các lo i đ t dính có

c nh .

Gi i pháp này nh m làm gi m gradient áp l c th m tác d ng lên t ng ph ,
đ m b o đi u ki n n đ nh th m cho n n c ng nh

n đ nh thân đê. Bi n pháp này

đ c bi t c n thi t khi có các ao h , thùng đ u g n chân đê, c n san l p tr l i t ng
ph và đ p t ng c

ng ch ng th m tr c ti p t chân đê vào n n đê th m n

m nh. Tuy v y trong tr
l

ng đ t á sét đã t

ng h p t ng ph ngoài đê phía sông đã t

ng đ i t t, thì vi c t ng c

c

ng đ i dày, ch t

ng b ng đ p thêm sân ph phía

sông s có hi u qu r t th p. Gi i pháp sân ph ch ng th m còn cho phép k t h p
vi c xây d ng các công trình ph c v m c tiêu phát tri n kinh t khác trên sân ph
sau khi đã xây d ng.
Gi i pháp này có u đi m là đ n gi n, d thi công, giá thành r . Nh
c b n c a gi i pháp là ph m vi x lý th

ng ph i r ng, nh h

c đi m

ng nhi u đ n di n

tích canh tác ven đê và sinh s ng c a nhân dân các làng ven đê.
Gi i pháp này có th áp d ng

n i có d i đ t ven đê r ng và không có dân

c sinh s ng và thu n l i cho thi công và xây d ng.


8

1.4.1.2. Gi i pháp đ p c ph n áp tiêu n

c phía trong đê

Hình 1.3: Gi i pháp c ph n áp tiêu n c phía trong đê
C ph n áp tiêu n

c trong đê có tác d ng gi m gradient áp l c th m, t ng

c

ng áp l c h u hi u cho l p ph th m n

n

c thoát qua thu n l i đ gi m áp l c th m.

c y u nh ng v n t o đi u ki n cho

u đi m c a gi i pháp này là giá thành khá r d thi công. Tuy nhiên khi thi
công c n ph i ch n l c v t li u đ p đ m b o thoát n
Nh

r ng, nh h

c t t.

c đi m c a gi i pháp đ p c ph n áp tiêu n
ng nhi u đ n di n tích canh tác và đ t

Gi i pháp này có th áp d ng

c là ph m vi x lý ph i

c a nhân dân ven đê.

n i có d i đ t phía trong đê đ r ng không có

dân c sinh s ng, thu n l i cho thi công xây d ng.
1.4.1.3. Kéo dài đ

ng th m b ng t

ng ch ng th m d

i n n đê

Hình 1.4: Gi i pháp t ng ch ng th m
Xây d ng t

ng ch ng th m trong t ng ch a n

áp d ng khá ph bi n nh m kéo dài đ

c là gi i pháp k thu t đ

c

ng vi n th m, gi m gradient áp l c gây bi n


9

d ng th m phía trong đê.
u đi m c a gi i pháp là có th ng n ho c kéo dài đ

ng th m, gi m gradient

áp l c th m, không chi m di n tích đ t ven đê, d s d ng và n đ nh lâu dài.
Nh

c đi m c a gi i pháp là công ngh thi công ph c t p, giá thành thi công

cao, đ c bi t là khi chì u sâu t ng ch a n

c c n x lý l n thì r t khó áp d ng.

Gi i pháp này có th áp d ng c n i có di n tích đ t ven đê h n h p, đ c bi t
có hi u qu trong tr

ng h p t ng ch a n

c có chi u dày không l n.

1.4.1.4. Gi i pháp khoan ph t n n đê

Hình 1.5: Gi i pháp t o màng ch ng th m.
B m ph t dung d ch sét, xi m ng, silicat… t o màng ch ng th m trong t ng
ch a n
đ

c v i m c đích t ng c

ng s c c n th m c a tr m tích ch a n

ng th m, nâng cao đ b n c a tr m tích d

c, kéo dài

i n n đê.

u đi m c a gi i pháp là không chi m di n tích đ t ven đê, đ n gi n, d s
d ng, đây là gi i pháp có hi u qu trong tr

ng h p n n đê có t ng th m n

c

m nh có chi u dày m ng n m trên t ng không th m.
Nh

c đi m c a gi i pháp là khi n n đê có t ng th m n

c m nh v i chi u

dày không có gi i h n thì gi i pháp này hi u qu ch ng th m r t th p. H n n a, các
đi u ki n k thu t và quy trình ph t v a gia c thân và n n đê r t ph c t p, chi phí
cho khoan ph t r t t n kém.
Gi i pháp này có th áp d ng

nh ng n i mà đi u ki n c u trúc n n cho

phép. Th c t , chi u dày t ng cát th

ng khá l n, t 10 đ n 30m, th m chí 60m,

cho nên tính kh thi c a bi n pháp này rõ ràng h n ch .


10

1.4.1.5. Gi i pháp làm h th ng gi ng gi m áp h l u
a. Gi i pháp gi ng gi m áp nông

Hình 1.6: Gi i pháp gi ng gi m áp nông
b. Gi i pháp gi ng gi m áp sâu

Hình 1.7: Gi i pháp gi ng gi m áp sâu
Xây d ng gi ng gi m áp k t h p v i rãnh thoát n
n

cd

c ngang có tác d ng thoát

i đ t, gi m áp l c th m tác d ng lên l p ph th m n

c y u phía trong đê.

Gi ng gi m áp g m 2 lo i: Gi ng nông và gi ng sâu.
u đi m c a gi i pháp gi ng gi m áp là có th làm gi m m nh áp l c th m
tác d ng lên t ng ph th m n

c y u phía trong đê, đ c bi t là gi i pháp gi ng nông

gi m áp có chi phí giá thành th p, th i gian thì công ng n, di n tích đ t chi m d ng
đ xây d ng nh .
Nh

c đi m c a gi i pháp này là k thu t thi công ph c t p (đ c bi t là khi xây

d ng gi ng gi m áp sâu), trong quá trình s d ng c n ti n hành duy tu, b o d
th

ng

ng xuyên, đ tin c y c a gi i pháp ph thu c vào quá trình thi công và b o trì.
Gi i pháp có th áp d ng

t t c nh ng n i mà đi u ki n thi công cho phép.


11

1.4.1.6. Xây d ng các tuy n đê quây gi m c p phía trong đê

Hình 1.8: Xây d ng các tuy n đê quây gi m c p phía trong đê
D a vào đ a hình khu v c xây d ng các t ng đê quây gi m c p phía trong đê
c trên di n r ng đ làm gi m áp l c th m phía trong đê cho các

t o ra m t c t n
đo n đê xung y u.

u đi m c a gi i pháp này là có th áp d ng đ i v i b t k d ng c u trúc n n
nào. Nó t n d ng l p n
áp. Nh

cđ

c tr trong các đê quây phía trong đê làm c ph n

c đi m c a gi i pháp là n u thi t k và thi công không t t, m ch đùn, m ch

s i v n x y ra thì x lý r t khó kh n và nguy hi m.
Gi i pháp có th áp d ng đ i v i khu v c có đ a hình phù h p, ph m vi c n x
lý nh , không có dân c trong d i đ t ven đê c n x lý.
1.4.1.7. T o t ng l c ng

c, dâng cao m c n

1 : Cát h t trung – thô

c n i dòng th m xu t l

2: S i (s n)

3: Cu i (d m)

Hình 1.9: ng c u s c b ng t ng l c ng c
Trong tr

ng h p đang x y ra s c xu t hi n các m ch s i, gi i pháp t o t ng

l c ng

c k t h p dâng cao m c n

c n i dòng th m xu t l là m t gi i pháp h u

hi u, đ

c áp d ng ph bi n hi n nay.


12

u nh

c đi m c a gi i pháp là có th x lý trong tình hu ng c p bách b o v

n đ nh n n đê. Nh

c đi m c a nó là không có tác d ng lâu dài, mang tính t m

th i. Vì v y, c n ph i x lý l i sau khi s c đã qua và ph i áp d ng các gi i pháp
khác có đ tin c y cao và hi u qu h n.
1.4.2. Các hi n t

ng x y ra và l a ch n bi n pháp x lý hi u qu cho khu v c

nghiên c u
Hi n t

ng th m t i trên tuy n đê h u sông Chu đo n t
ng th m t đ ng ra sông (th m ng

K39+300 là hi n t

K38+700 đ n

c). Do đ a hình khu v c d

án phía sông c đê r t h p, chân đê g n nh sát v i dòng ch y nên các gi i pháp tác
đ ng đ n vùng h l u c a dòng th m (chân đê phía sông) nh : làm h th ng gi ng
h áp, t o t ng l c ng

c, nâng cao m c n

c h l u, xây d ng các tuy n đê quây

gi m c p phía trong đê, ... là không kh thi.
Bi n pháp khoan ph t v a gia c thân đê c ng đã đ

c đ a ph

ng nghiên

c u th c hi n nh ng hi n nay không cho hi u qu t t. Dòng th m v n có di n bi n
x u, ph c t p, nh h

ng đ n an toàn c a tuy n đê.

Khu v c phía đ ng c a đo n đê nghiên c u hi n nay r t nhi u ao h , và
ru ng lúa n

c, đây là m t trong ngu n n

h này hi n t i đ

c th m ra phía sông v mùa khô. Các ao

c x d ng đ nuôi cá gi ng và cá th

ng ph m, là ngu n thu

chính c a nhân dân khu v c d án nên gi i pháp l p ao h , t o t ng ph n áp phía
th

ng l u, chuy n đ i c c u cây tr ng t nuôi cá, tr ng lúa n

màu,... s gây tác đ ng t i di n tích l n, nh h

c sang tr ng cây

ng nhi u đ n đ i s ng dân sinh,

khó có th th c hi n ngay.
Phía ngoài chân đê phía đ ng, trong kênh t

i B9 hi n nay t n t i m t th m

c h p có chi u r ng trung bình t 10 đ n 20m. N u s d ng gi i pháp xây t
ch ng th m thì t

ng ch ng th m có th đ t t i v trí này mà không nh h

dân sinh. Do v y, đây là gi i pháp phù h p nh t đ ch ng th m ng

ng

ng đ n

c cho đê h u

sông Chu đo n t K38+700 đ n K39+300.
Th c ch t c a vi c gi i quy t v n đ này là chúng ta ph i ti n hành gi i quy t
bài toán th m và n đ nh t ng th c a khu v c nghiên c u.


13

CH

NG 2: TÍNH TOÁN TR NG THÁI TH M VÀ

N

NH

C A O N Ê XUNG Y U

ng pháp gi i bài toán th m c a đo n đê\

2.1. Các ph

2.1.1. Tính th m b ng ph
2.1.1.1. Ph
Ph

ng pháp gi i tích

ng pháp c h c ch t l ng
ng pháp này do Vi n s N.N.Pavlôpxki kh i x

ng và đ t đ

c l i gi i

chính xác cho m t s bài toán th m có biên đ n gi n.
Trong bài toán th m ph ng, g i h là hàm s c t n

c th m, ta có:

h = h(x,y)
Trong môi tr

ng th m v i các gi thi t đã nêu

ph n trên, ph

ng trình vi

phân c b n c a dòng th m là:
∂ 2h ∂ 2h
=0
+
∂x 2 ∂y 2

V i công c toán h c là các hàm gi i tích m t bi n ph c = x+iy, tác gi đã
tìm đ

c th v ph c c a dòng th m trong m t s bài toán đ n gi n.Chuy n đ ng

c a dòng th m đ
-

c mô t b i l

ng đ ng th , g i t t là đ

i th m g m 2 h đ

ng:

ng th , là t p h p các đi m có cùng c t n

ch

(h=const)
-

ng dòng là qu đ o chuy n đ ng c a m t h t n
Trong môi tr

ng đ ng nh t, đ ng h

c trong mi n th m

ng, hai h

đ

ng này tr c giao

nhau.V i m t s bài toán có biên đ n gi n, Pavlôpxki đã vi t đ
c ah đ

ng dòng, đ

đi m b t k và tìm đ

ng th , xác đ nh đ
cl ul

cc tn

c ph

ng trình

c th m, gradient th m t i m t

ng th m.

2.1.1.2 Ph

ng pháp c h c ch t l ng g n đúng

V i các đ

ng vi n th m ph c t p có 2,3 hay nhi u hàng c , Pavlôpxki đã dùng

ph

ng pháp phân đo n đ gi i g n đúng bài toán th m. Sau đó Trugaep đã phát

tri n thành ph

ng pháp h s s c kháng, đ a ra các công th c gi i tích đ tính h

s s c kháng cho t ng đo n. Vi n s Lavrenchiep đ xu t ph

ng pháp bi n đ i các

14

c , d n đ n các b ng tra đ xác đ nh áp l c th m t i các đi m đ c tr ng c a đ

ng

vi n th m.
ng pháp t l đ

2.1.1.3. Ph

Khi ph
ph

ng th ng

ng pháp c h c ch t l ng ch a phát tri n thì ng

ng pháp t l đ

ng th ng (TL T) đ gi i các bài toán th m qua n n công

ng pháp này do Blai đ x

trình. Ph

i ta đã dùng

ng d a trên các tài li u quan tr c t các công

trình th c t . Ông cho r ng d c theo tia dòng đ u tiên (đ

ng vi n th m c a công

trình), đ d c th y l c không thay đ i, không ph thu c vào hình d ng c a đ
vi n th m (có c hay không có c ). T gi thi t này, có th v đ
th m lên đáy công trình, tính đ

ng

c bi u đ áp l c

c gradient và l u t c th m bình quân trong toàn

mi n th m.
Trong quá trình gi i bài toán th m, d a vào s quan tr c t m h n quá trình
t n th t c t n

c th m d c theo đ

nh ng đo n đ

ng vi n th ng đ ng, m c đ tiêu hao c t n

đo n đ

ng dòng đ u tiên, Len đã phát hi n ra r ng trên
c th m l n h n so v i

ng vi n n m ngang. T đó Len đã đ xu t vi c c i ti n ph

Blai đ các k t qu thu đ

c phù h p h n so v i th c t .

Ngày nay m c dù đã có nhi u ph

ng pháp hi n đ i đ tính th m, nh ng

ph

ng pháp TL T v n còn đ

-

i v i các công trình nh , t ng th m m ng, đ

ph

ng pháp TL T cho k t qu chính xác theo yêu c u k thu t.

-

i v i các công trình l n: th

chi u dài đ

ng pháp c a

ng vi n th m tr

c s d ng trong nh ng tr

ng dùng ph

ng h p sau:

ng vi n th m đ n gi n: gi i theo
ng pháp TL T đ s b ki m tra

c khi đi vào tính toán theo các ph

ng pháp chính

xác h n.
-

i v i các công trình trên n n đá: th

ng áp d ng ph

ng pháp này đ tính toán

áp l c th m lên đáy công trình.
2.1.2. Tính toán th m b ng ph
2.1.2.1. Ph

ng pháp s d ng l

i th m

ng pháp gi i tích

Ph ng pháp này ch áp d ng đ

c v i m t s s đ mi n th m đ n gi n nh t