NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BẰNG CỐT ĐỊA KỸ THUẬT-ỨNG DỤNG CHO ĐÊ BIỂN KIM SƠN-NINH BÌNH

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
NG

I H C THU L I

INH TH THANH VÂN

NGHIÊN C U GI I PHÁP GIA C
A K THU T -

NG

N

NH MÁI D C B NG C T

NG D NG CHO Ê BI N KIM S N – NINH BÌNH

LU N V N TH C S

Hà N i – 2011


B GIÁO D C VÀ ÀO T O

B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

TR

NG

I H C THU L I

INH TH THANH VÂN

NGHIÊN C U GI I PHÁP GIA C
A K THU T -

NG

N

NH MÁI D C B NG C T

NG D NG CHO Ê BI N KIM S N – NINH BÌNH

Chuyên ngành: Xây d ng công trình th y
Mã s :60-58-40

LU N V N TH C S
Ng

ih

ng d n khoa h c:

PGS.TS TR NH MINH TH

Hà N i – 2011


L IC M

N

Sau th i gian nghiên c u, th c hi n, tác gi đã hoàn thành 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 gi i pháp
gia c

ng n đ nh mái d c b ng c t đ a k thu t -

ng d ng cho đê bi n Kim

S n – Ninh Bình”
Tr

c h t tôi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n th y giáo h ng d n khoa h c

PGS.TS Tr nh Minh Th đã t n tình h
Tôi xin chân thành c m n Tr

ng d n giúp đ tôi hoàn thành lu n v n.
ng

i h c Th y L i; Phòng đào t o

i

h c và sau đ i h c; Khoa Công trình đã cho phép và t o m i đi u ki n thu n l i cho
tôi trong quá trình h c t p, nghiên c u và hoàn thành đ tài.
Tôi xin chân thành c m n lãnh đ o Trung tâm T v n và Chuy n giao Công
ngh Th y l i – T ng c c Th y l i đã t o đi u ki n thu n l i cho tôi trong su t th i
gian h c t p và làm lu n v n này.
Xin c m n Công ty T v n xây d ng Ninh Bình đã giúp đ tôi trong quá
trình thu th p tài li u làm đ tài.
Xin c m n đ n các đ ng nghi p, b n bè, ng

i thân trong gia đình đã đ ng

viên, giúp đ tôi trong su t quá trình h c t p và hoàn thành lu n v n này.
Trong khuôn kh lu n v n th c s , do trình đ và đi u ki n th i gian có h n,
lu n v n không th tránh kh i nh ng t n t i, h n ch . Tác gi mong mu n ti p t c
nh n đ

c ch b o c a các th y, cô giáo và s góp ý c a các b n bè và đ ng nghi p.

Tác gi xin chân thành c m n!
Hà N i, ngày 24 tháng 11 n m 2011
Tác gi

inh Th Thanh Vân


M CL C
M

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

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

it

ng và ph m vi nghiên c u ...........................................................................2

4. Cách ti p c n và ph
CH

ng pháp nghiên c u .............................................................2

NG 1

T NG QUAN V V T LI U

T CÓ C T TRONG XÂY D NG .................3

1.1 L ch s hình thành công ngh đ t có c t ............................................................3
1.2 Khái quát v đ t có c t, c ch làm vi c và u đi m c a công ngh đ t có c t 4
1.2.1

Khái quát v đ t có c t ........................................................................4

1.2.2

Nguyên lý làm vi c c a công ngh đ t có c t ....................................4

1.2.3

u đi m công ngh đ t có c t ............................................................5

1.3 Các lo i c t trong đ t và ng d ng trong xây d ng ...........................................5
1.3.1

V i đ a k thu t ...................................................................................5

1.3.2

Lo i l

1.3.3

Màng polime đ a k thu t ...................................................................7

1.3.4

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

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

1.4 Khái quát ch c n ng và tính ch t v t lý c a v i đ a k thu t .............................9
1.4.1

Ch c n ng c a v i đ a k thu t ...........................................................9

1.4.1.1 Ch c n ng phân cách ( Seperation) ................................................9
1.4.1.2 Ch c n ng gia c

ng (Reinforcement) .........................................10

1.4.1.3 Ch c n ng b o v (Protection) ......................................................11
1.4.1.4 Ch c n ng l c ( Filtration) ...........................................................11
1.4.1.5 Ch c n ng tiêu thóat n
1.4.2

c ( Drainage) .........................................12

Tính ch t v t lý c a v i đ a k thu t .................................................13

1.4.2.1 Kích th
1.4.2.2 Kh i l

c hình h c c a v i đ a k thu t th

ng ph m ..................13

ng đ n v di n tích c a v i đ a k thu t (g/m2) .................13

1.4.2.3 Chi u dày c a v i đ a k thu t .........................................................14
1.4.2.4 Tính r ng c a v i đ a k thu t .........................................................14


1.4.2.5

th a c a v i đ a k thu t ............................................................15

1.4.2.6 Tính co ng n khi t ng nhi t đ c a v i đ a k thu t ........................15
1.5 V n đ

ng d ng v i đ a k thu t trong xây d ng ..........................................15

1.5.1

Các ng d ng c a v i đ a k thu t trong xây d ng ..........................15

1.5.2

M t s công trình ng d ng v i đ a k thu t trên th gi i................18

1.5.3

M ts

ng d ng v i đ a k thu t

Vi t Nam.................................19

ánh giá vi c s d ng v i đ a k thu t

1.5.4

Vi t Nam .........................21

15.4.1 Th c tr ng c a vi c s d ng v i đ a k thu t

Vi t Nam ...............21

15.4.2 Nguyên nhân h h ng .......................................................................22

15.4.3 Bài h c t vi c s d ng v i đ a k thu t
CH
T

NG 2: C

S

VÀ PH

Vi t Nam .......................22

NG PHÁP TÍNH TOÁN

N

NH KH I

P CÓ C T ................................................................................................24

2.1. Các đ c tính c a v t li u làm c t .......................................................................24
2.1.1

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

2.1.2

b n ch c th ng c a v i đ a k thu t ..................................................24

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 .......................................25
2.2 Các c ch c b n gi a đ t và c t .......................................................................26
2.2.1 Các c ch t

ng tác gi a đ t và c t.......................................................26

2.2.2 C ch gia c

ng đ t trong mái d c có c t .............................................27

2.2.3 C ch gia c

ng đ t trong móng d

2.2.4 T

i n n đ p .....................................28

ng tác gi a đ t và c t ........................................................................29

2.3 Nguyên t c tính toán c t trong công trình mái đ t ..............................................30
2.3.1 Các quan đi m v đ t có c t ....................................................................30
2.3.2 Bài toán v l c neo l n nh t ....................................................................30
2.3.2.1 Xác đ nh v trí m t tr

t kh d ........................................................30

2.3.2.2 Xác đ nh l c kéo neo T k : .................................................................33
2.3.3 Nguyên t c b trí c t v i đ a k thu t .....................................................35
2.3.3.1 Tiêu chu n đ ch n kho ng cách đ ng gi a các l p c t .................35


2.3.3.2 Kho ng cách đ ng h p lý gi a các l p c t và đi u ki n không đ t
c t .................................................................................................................35
2.3.3.3 Chi u dài neo (l neo ) và l c neo T neo ................................................36
2.4 S

n đ nh mái d c có c t trên n n đ t m m y u ...............................................37
2.4.1 C ch phá ho i mái d c có c t trên n n đ t m m y u ..........................37
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 ...........................................................................................................38

2.5 Các ph

ng pháp phân tích n đ nh mái d c th

ng dùng khi ch a có c t ......40

2.5.1 Ph

ng pháp phân m nh c a W.Fellenius ............................................40

2.5.2 Ph

ng pháp phân m nh c a W.Bishop đ n gi n ................................41

2.6 Các ph

ng pháp phân tích n đ nh mái đ p có c t trên n n đ t y u ................43

2.6.1 Các tr ng thái gi i h n v

n đ nh mái d c có c t ..................................44

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 ........45
2.6.3 Ph

ng pháp phân m nh đ tính toán m t tr

t tròn trong mái d c đ p

có c t ................................................................................................................46
2.6.3.1 S d ng ph

ng pháp phân m nh c a W.Fllenius đ ki m tra n

đ nh mái d c có c t ......................................................................................47
2.6.3.2 S d ng ph

ng pháp phân m nh c a W.Bishop đ ki m tra n đ nh

mái d c có c t ..............................................................................................50
CH

NG 3: PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

NG D NG .......................................54

3.1 Gi i thi u v ph n m m ReSSA (3.0) ................................................................54
3.2 Bài toán nghiên c u.............................................................................................60
3.2.1 M c đích nghiên c u ...............................................................................60
3.2.2 Tr

ng h p tính n đ nh .........................................................................60

3.2.3 L a ch n các thông s .............................................................................61
3.2.3.1 Ch n m t c t đê nghiên c u .............................................................61
3.2.3.2

c tr ng đ t đ p và đ t n n ...........................................................61

3.2.2.3

c tr ng c t gia c

ng ( V i đ a k thu t) ....................................62

3.2.4 Các bài toán nghiên c u ..........................................................................63
3.2.5 K t qu tính toán, phân tích và đánh giá .................................................64


3.3 Phân tích bài toán ng d ng ................................................................................89
3.3.1 Ph

ng pháp 1: Tính theo tra đ

ng quan h .........................................92

3.3.2 Ph

ng pháp 2: Dùng ph n m m ReSSA (3.0) ......................................93

3.3.3 So sánh gi a hai k t qu tính ...................................................................95
K T LU N VÀ KI N NGH ...............................................................................96
1. Các k t qu đ t đ

c c a lu n v n ........................................................................96

2. M t s v n đ t n t i .............................................................................................97
3. Ki n ngh ...............................................................................................................97
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................99
PH L C ...............................................................................................................100


DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1.1 M t s hình nh v i đ a k thu t d t ...........................................................6
Hình 1.2 M t s hình nh v i đ a k thu t không d t ................................................6
Hình 1.3 S d ng phên tre n a gia c n n đ t y u

ng b ng sông C u Long .....8

Hình 1.4 Công trình có c t là d i kim lo i thép không r ...........................................8
Hình 1.5 Tr i V KT và th m x d a cho n n đê đ ng b ng Sông C u Long..........8
Hình 1.6 Công trình s d ng c t là l
Hình 1.7 Hình d ng k t c u l

i đ a k thu t, màng polime đ a k thu t. ....8

i đ a k thu t Tensar ................................................9

Hình 1.8 Gia c n n đê đi qua vùng đ m l y, lún s t b ng l

i Tensar ....................9

Hình 1.9 V i đ a k thu t làm ch c n ng phân cách ................................................10
Hình 1.10 V i đ a k thu t có ch c n ng gia c mái d c-Reinforced slope ...........10
Hình 1.11 M t s k t c u đi n hình trong ng d ng trong xây d ng giao thông ....11
Hình 1.12 V i đ a k thu t có ch c n ng b o v dùng trong kè lát mái - Protection
...................................................................................................................................11
Hình 1.13 V i đ a k thu t có ch c n ng l c ...........................................................12
Hình 1.14 C u t o m

ng tiêu thoát n

Hình 1.15 M t s thi t b tiêu thoát n
Hình 1.16 T

c ng m có s d ng v i đ a k thu t .........12
c có s d ng v i đi k thu t ....................13

ng ch n đ t có c t V KT trong khu bi t th Sunrise- à N ng ......16

Hình 1.17 Phân cách n đ nh n n đ

ng..................................................................16

Hình 1.18 M t s

ng d ng ch c n ng l c c a v i đ a k thu t trong th y l i .......17

Hình 1.19 M t s

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

Hình 1.20 V KT dùng trong đi u ki n đ t thi công khó kh n vùng BSCL .........20
Hình 1.21 V KT dùng gia c mái d c ....................................................................20
Hình 1.22 Kè lát mái Sông H ng .............................................................................20
Hình 1.23 D án đã hoàn thành đ

ng Láng - Hòa L c ..........................................20

Hình 1.24 Công trình khu x lý và chôn rác th i thành ph Hòa Bình, t nh Hòa
Bình ...........................................................................................................................21
Hình 2.1 Tác d ng c a c t đ i v i đ t .....................................................................27
Hình 2.2 C ch gia c

ng t

ng và mái d c b ng c t ...........................................28

Hình 2.3 Mái đ p có c t trên n n đ t y u ................................................................29


Hình 2.4 S đ xác đ nh v trí m t tr

t kh d ........................................................31

Hình 2.5 S đ l c tác d ng lên kh i tr

t ABC .....................................................32

Hình 2.6 S đ xác đ nh l c kéo neo T kéo ................................................................34
Hình 2.7 C ch gia c

ng t

ng và mái d c b ng c t ...........................................36

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 (theo
Fowler và Koener, 1987)...........................................................................................38
Hình 2.9 S đ tính toán theo ph
Hình 2.10 S đ tính theo ph

ng pháp W.Fellenius ........................................40

ng pháp W.Bishop đ n gi n ..................................42

Hình 2.11 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v

n đ nh ngoài ..................................44

Hình 2.12 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v

n đ nh n i b .................................44

Hình 2.13 Các tr ng thái gi i h n phá ho i v

n đ nh h n h p ..............................45

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 ..........................................................................................................46
Hình 2.15 Ph

ng pháp phân m nh v i m t tr

t tròn c a Bishop.........................50

Hình 3.1 Giao di n ph n m m ReSSA (3.0) ............................................................54
Hình 3.2 Menu chính c a ph n m m ReSSA (3.0) ..................................................55
Hình 3.3 Nh p d li u cho bài toán ..........................................................................56
Hình 3.4 Giao di n nh p s l

ng l p đ t................................................................57

Hình 3.5 Giao di n nh p d li u các l p đ t ............................................................57
Hình 3.6 Giao di n nh p t i tr ng ............................................................................58
Hình 3.7 Giao di n nh p l a ch n ki u c t ..............................................................58
Hình 3.8 Giao di n nh p thông s c a c t ...............................................................59
Hình 3.9 Giao di n l a ch n bán kính tính n đ nh mái ..........................................60
Hình 3.10 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =20;c n =6(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =4 (KN/m2) ............................65
Hình 3.11 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =20; c n =6(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =8 (KN/m2) ............................66
Hình 3.12 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =20; c n =6(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) ..........................67


Hình 3.13 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =20; c n =6(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) ..........................68
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 =6(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =4 (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 =6(KN/m2);

ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =8 (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 =6(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 =6(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 =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =4 (KN/m2) ....73
Hình 3.19 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =100;

c n =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =8 (KN/m2) ....74
Hình 3.20 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =100;

c n =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) ..75
Hình 3.21 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =100;

c n =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) ..76
Hình 3.22 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =150;

c n =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =4 (KN/m2) ....77
Hình 3.23 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =150;

c n =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =8 (KN/m2) ....78
Hình 3.24 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =150;

c n =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =12 (KN/m2) ..79
Hình 3.25 Bi u đ quan h (Fs~S v ) trong tr

ng h p đ t n n ϕ n =150;

c n =6(KN/m2); ch tiêu đ t đ p thay đ i ϕ đ =(50; 100; 150; 200) và c đ =15 (KN/m2) ..80
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 =4 (KN/m2) ......................................................81


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 =8 (KN/m2) ......................................................82
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)....................................................83
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)....................................................83
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 =4

và(ϕ đ p ) khác nhau ....................................................................................................85
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 =8

và(ϕ đ p ) khác nhau ....................................................................................................86
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 ....................................................................................................87
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 ....................................................................................................88
Hình 3.34 S đ tuy n đê l n bi n Kim S n Ninh Bình ..........................................90
Hình 3.35 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 =4(kN/m2) và(ϕ đ p ) khác nhau ...............................................92
Hình 3.36 K t qu tính toán n đ nh t ng th ..........................................................94
Hình 3.37 K t qu tính toán s đ chia th i .............................................................94
Hình 3.38 B ng k t qu phân tích ............................................................................95


DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 2.2 Tr s góc θ đ xác đ nh m t tr
B ng 2.3 Xác đ nh tr s K K v i các tr
B ng 3.1 Các ch tiêu c

t kh d trong các tr

ng h p...............33

ng h p góc d c ........................................35

ng đ c t dùng trong tính toán ........................................62

B ng 3.3 Các ch tiêu c lý đ t dùng trong tính toán ...............................................64
B ng 3.24 Các ch tiêu c lý c a đ t đ p và đ t n n c a tuy n đê l n bi n Kim S n
...................................................................................................................................91

PH L C ................................................................................................................100
B ng 2.1 Tính ch t c a v i đ a k thu t .................................................................102
B ng 3.2 Các ch tiêu cao trình đ t và chi u dài c t dùng trong tính toán .............103
B ng 3.4 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =2

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =4 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................104
B ng 3.5 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =2

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =8 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................104
B ng 3.6 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =2

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =12và kho ng cách c t khác nhau .......................................................................104

B ng 3.7 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =2

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ......................................................................105
B ng 3.8 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =6

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =4 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................105
B ng 3.9 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =6

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =8 và kho ng cách c t khác nhau ........................................................................105
B ng 3.10 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =6

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =12 và kho ng cách c t khác nhau ......................................................................106
B ng 3.11 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =6

;c n =6 v i các lo i đ t đ p

c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ......................................................................106
B ng 3.12 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =10

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =4 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................106
B ng 3.13 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =10

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =8 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................107


B ng 3.14 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =10

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =12 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................107
B ng 3.15 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =10

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................107
B ng 3.16 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =15

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =4 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................108
B ng 3.17 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =15

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =8 và kho ng cách c t khác nhau .................................................................108
B ng 3.18 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =15

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =12 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................108
B ng 3.19 H s

n đ nh t ng th Fs khi đ t n n có

n =15

;c n =6 v i các lo i đ t

đ p c đ =15 và kho ng cách c t khác nhau ...............................................................109
B ng 3.20 H s

n đ nh t ng th Fs khi không b trí c t v i đ t n n có

n =2

15;c n =6 v i các lo i đ t đ p c đ =4 ..........................................................................109
B ng 3.21 H s

n đ nh t ng th Fs khi khi không b trí c t v i đ t n n có

n =2

÷15;c n =6 v i các lo i đ t đ p c đ =8 ........................................................................109
B ng 3.22 H s

n đ nh t ng th Fs khi khi không b trí c t v i đ t n n có

n =2

÷15;c n =6 v i các lo i đ t đ p c đ =12 ......................................................................110
B ng 3.23 H s

n đ nh t ng th Fs khi khi không b trí c t v i đ t n n có

n =2

÷15;c n =6 v i các lo i đ t đ p c đ =15 ......................................................................110


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Vi t Nam có h th ng sông su i v i t ng chi u dài kho ng 25.000 km và
chi u dài b bi n h n 3000 km, do đó các công trình th y l i nh đê sông, b bao,
đê bi n, đê quai…chi m m t t l r t l n và đóng vai trò r t quan tr ng trong đ i
s ng và s n xu t c a ng
dài g n 8000 km đ
ng

i dân. H th ng đê sông, đê bi n Vi t Nam v i t ng chi u

c xây d ng, b i trúc và phát tri n t lâu đ i, qua nhi u th h

i Vi t Nam th c hi n. Qua chi u dài l ch s , chi n tranh, thiên tai l l t, nhi u

tuy n đê đã xu ng c p không còn đ m b o yêu c u ph c v đ i s ng c a nhân dân
nh b o v nhà c a, đ t đai khi l l t hay k t h p làm đ
đê ch y u đ
ph

c làm t v t li u đ t t i đ a ph

ng đ p th công, th

cho vi c duy tu, b o d

ng giao thông... K t c u

ng và do chính ng

i dân đ a

ng cao trình đê th p, đ nh đê r ng 2-3 m r t khó kh n

ng. M t khác do yêu c u cu c s ng c ng c n thi t ph i xây

d ng nh ng tuy n đê m i nh đê l n bi n....
M t th c t khó kh n hi n nay xây d ng m i tuy n đê trên n n đ t y u, v i
v t li u đ a ph

ng và ph

ng pháp th công. Có hai gi p pháp đ a ra là m r ng

m t c t và x lý n n, tuy nhiên d n đ n kh i l
công kéo dài, nhi u n i không th c hi n đ

ng thi công r t l n, th i gian thi

c do không đáp ng đ

c kh i l

ng

v t li u và yêu c u k thu t, ti n đ xây d ng.
Xu t phát t th c tr ng trên, 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 các mái d c c a các công trình đ p
nói chung và mái đê nói riêng là m t 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 là m t gi i pháp thích h p đ 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 gi i pháp gia
c

ng n đ nh mái d c b ng c t đ a k thu t –

ng d ng cho đê bi n Kim S n

– Ninh Bình” có ý ngh a khoa h c và ý ngh a th c ti n.


2
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

ng pháp

hi n có, t đó l a ch n ph ong pháp phân tích h p lý.
- 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 .
3.

it

ng và 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 m m y u.
- Dùng ph n m m ReSSA(3.0) đ tính v i tr

ng h p c đ nh hình d ng m t

c t đê tính toán (ch n m t c t đê tiêu bi u cho h th ng đê Vi t Nam), thay đ i ch
tiêu c lý (ϕ,c) c a đ t n n, đ t đ p, thay đ i b

c c t, k t qu l p thành bi u đ

m i quan h , dùng tra s n trong thi t k s b .
- Bài toán ng d ng cho đê l n bi n Kim S n – Ninh Bình.
4. Cách ti p c n và ph
- Hi n nay

ng pháp nghiên c u

Vi t Nam ch a có qui ph m thi t k , tính toán n đ nh công

trình đ t có gia c c t, do đó c 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
hi n đang áp d ng (nh tiêu chu n Anh BS8006:1995) đ ch n ra ph

c tiên ti n
ng pháp tính

toán phù h p.
- V i mô hình v t lý “Cân b ng gi i h n” và m t tr

t tr tròn, ph n m m

ReSSA(3.0) c a công ty ADAMA-Engineering Hoa K s d ng ph

ng pháp lát

c t theo Bishop đ ki m tra n đ nh cho kh i đ p có c t trên n n đ t y u.
- S d ng ph n m m ReSSA(3.0), 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 t đó so sánh và rút
ra m t s nh n xét c n thi t v tính h p lý và các tr
ph

ng h p có th v n d ng các

ng pháp hi n hành c ng nh ch ra m t s h n ch c a chúng.

3
NG 1: T NG QUAN

CH
V V T LI U

T CÓ C T TRONG XÂY D NG

1.1 L ch s hình thành công ngh đ t có c t
tđ

c coi là m t lo i v t li u xây d ng ch ch u nén nh bê tông trong bê

tông c t thép, đây là m t lo i v t li u r ti n, có s n, nh ng đ c tr ng c h c r t
kém, đ c bi t không ch u đ
kh c ph c nh

c kéo, ch u c t.

c đi m này, ng

i ta đã nghiên c u b ng cách gia c cho

kh i đ t b ng các ch t liên k t h u c , vô c , hoá ch t, hay dùng nh ng lo i v t li u
bên ngoài g i là c t nh c t c ng: tre, g , kim lo i, ho c các c t m m: cao su, v i
đ a k thu t... chúng có kh n ng ch u kéo, và ch u c t cao. C t đ
th

c, m t đ nh t đ nh và đ

h

ng có tính toán tr

c đ t vào đ t trong quá trình xây d ng theo nh ng

c đ t ng n đ nh cho công trình nh ma sát gi a đ t và c t .

t có c t không ph i là m t ý t
đã đ

c loài ng

nh tháp c

c b trí kích

ng m i m , mà đã đ

i sáng t o t hàng ngàn n m tr

Ai C p, V n Lý Tr

ng Thành

c th c hi n t r t lâu,

c đ xây d ng nhi u công trình

Trung Qu c...

các vùng nông

thôn Vi t Nam, t lâu đ i, dân ta đã dùng r m r đ tr n vào đ t sét đ n ng cao
ch t l

ng c a g ch s ng (không nung) và làm v a trát t

l y, c a sông ,đ

ng, đê đ

ng,

nh ng vùng đ m

c đ p trên móng là cành cây, thân cây…nh đê quai

l n bi n trên vùng phù xa non Nga S n, H u L c (Thanh Hóa)… Các ph n c t này
có kh n ng ch u kéo cao, k t h p có hi u qu v i đ t ch u nén t t s hình thành
m t v t li u t ng h p n a c ng có đ v ng b n cao. Tuy nhiên k thu t đ t có c t
lúc b y gi còn mang tính ch t kinh nghi m, do nh n th c v đ t có c t c a con
ng

i còn

giai đo n c m tính.

N m 1963 m t k s c u đ

ng ng

i Pháp tên là Henry Vidal đã có ý t

ng

dùng đ t có c t đ xây d ng các công trình, ông đã đ xu t thi t k v i c t b ng d i
kim lo i là thép không r đ t trong đ t đ p có ch t l

ng cao là cát và s i cu i s ch

đ t o ra ma sát c n thi t gi a đ t đ p và c t. Sau đó nhi u công trình đã đ
d ng, tuy nhiên giá thành công trình r t cao. Sau khi c t d ng l
đ i đã mang l i hi u qu kinh t l n vì c t d ng l

i(l

c áp

i thép) ra

i có kh n ng ch u kéo cao h n,


4
có th dùng đ

c v i các lo i đ t đ p t i ch có ch t l

ng th p và r ti n.

S ra đ i c a v i đ a k thu t vào cu i nh ng n m 60 là m t phát hi n có tính
đ t phá trong l nh v c đ a k thu t, t đó đ n nay, 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, ngày càng đ

c s d ng

r ng rãi trong các ngành xây d ng dân d ng, giao thông và thu l i. Ngày nay công
ngh đ t có c t phát tri n r t m nh trên th gi i v các m t ch t o c t và v , ngày
càng đ

c hoàn thi n và đ t đ n trình đ k thu t cao.

1.2 Khái quát v đ t có c t, c ch làm vi c và u đi m c a công ngh đ t có
c t
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

ng thêm b ng v i đ a k thu t

(Geotextiles), màng đ a k thu t (Geomembranes), l
l

i thép đ a k thu t đ t ng c

i đ a k thu t (Geogrids),

ng kh n ng n đ nh c a công trình đ t.

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
mái đ t (đ

ng ch n đ t,

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.
1.2.2 Nguyên lý làm vi c c a công ngh đ t có c t
tđ
ch u c t kém.

c coi là v t li u xây d ng r ti n, có s n, nhung có kh n ng ch u kéo,
c bi t là đ t y u (th

r t ch m, áp l c n

ng

và c nh ), đ t dính, n

c l r ng thoát

c l r ng s t ng r t nhanh khi có s t ng t i t bên ngoài d

gây m t n đ nh đ t n n và công trình. Vì v y khi xây d ng các công trình đê sông,
b bao, đê bi n... trên n n đ t y u, chúng ta ph i m r ng m t c t công trình, gia c
n n d n đ n kh i l
l

ng thi công r t l n, hay khó thi công do không đ m b o kh i

ng v t li u và yêu c u k thu t.
gi i quy t nh ng khó kh n trên ta ph i đi gi i quy t v n đ “n i t ng“ t c

là t ng c

ng đ ch u kéo ( t ng

và c), t ng t c đ thoát n

c l r ng, c i thi n


5
phân b t i tr ng tác d ng lên công trình. ó chình là ý t
đ t có c t. Vi c đ a c t nh v i đ a k thu t có c

ng hình thành công ngh

ng đ cao theo h

ng ch u ng

su t kéo chính s t o ra m t v t li u t ng h p bán c ng b n v ng. Khi công trình
đ

c gia c b ng nhi u l p c t có kh n ng thoát và d n n

áp l c n

c s có tác d ng gi m

c l r ng và t ng nhanh đ c k t, d n đ n t ng kh n ng ch u l c và t ng

ti n đ thi công. Có c t tham gia, ng su t c c b s đ

c phân tán, ngh a là đã có

s phân b l i tác đ ng c a t i tr ng lên các b ph n v t li u c a công trình.
1.2.3

u đi m công ngh đ t có c t

- Công ngh đi vào gi i quy t n i t ng, b n ch t c a v n đ

n đ nh công trình

trên n n đ t y u .Cho phép s d ng v t li u t i ch ; xây d ng công trình đ t trên c
n n đ t y u.

kh i l

i v i b bao, đê, đ p mái cho phép thu nh m t c t và h s mái d c, gi m
ng thi công, t ng hi u qu kinh t .

- Thi công đ n gi n, gi m th i gian thi công.
- n đ nh b n theo th i gian trong đi u ki n dao đ ng m c n

c.

1.3 Các lo i c t trong đ t và ng d ng trong xây d ng
1.3.1 V i đ a k thu t
V i đ a k thu t đ

c ch t o t các s n ph m ph c a d u m (v t li u

polime t ng h p nh PES ; PP ; PA; PE) dùng trong đ a k thu t v i các ch c n ng
l c, phân cách, tiêu , gia c ho c b o v .
V i đ a k thu t đ

c chia làm ba nhóm chính d a theo c u t o s i v i:

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
l n t 100÷300µm. Thông th

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

ngang c a v i (wefl). Do đó tính ch t c a v i là d h
làm c t gia c

ng kính

ng cho các công tác x lý n n đ t y u.

ng. V i d t th

ng ng d ng


6

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) đ

c liên k t v i nhau b ng ph

ng pháp hóa h c (dùng ch t dính), ho c nhi t

(dùng s c nóng), ho c c (dùng kim dùi). 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 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
dùng cho các yêu c u t ng l c, phân cách, tiêu n

ng

c.

Hình 1.2 M t s hình nh v i đ a k thu t không d t
c) Lo i v i ph c h p:
V i ph c h p: Là lo i k t h p gi a v i d t và không d t. Nhà s n xu t may
nh ng bó s i ch u l c (d t) lên trên n n v i không d t đ t o ra s n ph m có đ
ch c n ng v i d t và không d t. V i đ a k thu t ph c h p đ
n

c, l c n
1.3.2
L

c s d ng đ d n

c, ng n cách, gia c .
Lo i l

i đ a k thu t - Geogrids

i đ a k thu t có m t l

i ô vuông ( r ng vài mm đ n vài cm) 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


7
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
phía ngoài c a đ t có c t. L

i nên ch ng l i đ

i v t li u t ng h p c

c s di chuy n ra

ng đ cao th

ng dùng làm r ,

gabion thay th gabion kim lo i.
1.3.3

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).
Trong ng d ng, lo i v i đ a k thu t không d t (th m) th
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
th mà dùng v i d t, v i đan hay l
1.3.4

ng dùng cho các

i. Tu theo yêu c u c

i.

ng d ng đ t có c t trong xây d ng công trình đ t

S ra đ i c a đ t có c t đ

c đánh giá cao trong đ 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

c.

n

nguyên c t có th làm t nh ng v t li u có kh n ng ch ng s duy gi m đ b n khi
b chôn vùi trong đ t đ n gi n nh t nh x d a, phên tre... đ n v t li u nhân t o nh
thép, polyme.... C t có th
M ts

d ng t m, l

i, d ng khung, d ng d i, d ng thanh...

ng d ng đ t có c t nh :

+ V i vi c s d ng phên tre n a, cành cây, r m r , x d a ch mang tính gi i
quy t t m th i vì v t li u có các ch tiêu ch u l c th p, có tu i th không cao, tính
ng d ng b h n ch (hình 1.3)
+ N m 1963 k s Henry Vidal ng

i Pháp đã có ý t

kim lo i là thép không r đ t trong đ t đ p có ch t l

ng dùng c t b ng d i

ng cao là cát và s i cu i s ch

đ t o ra ma sát c n thi t gi a đ t đ p và c t đ xây d ng các công trình, tuy nhiên

giá thành r t cao (hình 1.4)


8

Hình 1.3 S d ng phên tre n a gia c
n nđ ty u

Hình 1.4 Công trình có c t là d i kim

ng b ng sông C u Long

lo i thép không r

+ S ra đ i c a c t li u polime v i đ a k thu t là m t b

c ti n quan tr ng

đ i v i công ngh đ t có c t.

Hình 1.5 Tr i V KT và th m x d a cho n n đê

Hình 1.6 Công trình s d ng c t là l

ng b ng sông C u Long

i đ a k thu t, màng polime đ a k thu t.


9

+L

i đ a k thu t Tensar ra đ i t nh ng n m 1980

Anh đã đ

c ng

d ng cho vi c xây d ng các công trình b o v b nh đê, kè bi n, xây d ng đ
giao thông đi qua n n đ t y u …

ng

Vi t Nam nh ng n m g n đây đã ng d ng gi i

pháp Tensar b o v các mái d c các công trình phía B c hay thi công đê

đ ng

b ng sông C u Long.

Hình 1.7 Hình d ng k t c u l

i đ a k thu t Tensar

Hình 1.8 Gia c n n đê đi qua vùng đ m l y, lún s t b ng l

i Tensar

1.4 Khái quát ch c n ng và tính ch t v t lý c a v i đ a k thu t

1.4.1 Ch c n ng c a v i đ a k thu t
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:
1.4.1.1 Ch c n ng phân cách ( Seperation)
L p v i đ a k thu t dùng đ ng n cách gi a hai l p v t li u có kích th

ch t

khác nhau (có nh ng đ c tính khác nhau v kh n ng th m, đ ma sát, kh n ng


10
ch u t i), d

i tác đ ng c a ng su t nh t là nh ng ng su t do các ph

ng ti n v n

chuy n tác đ ng lên làm cho v t li u h t gi nguyên v n các đ c tính c h c c a nó.

Hình 1.9 V i đ a k thu t làm ch c n ng phân cách
1.4.1.2 Ch c n ng gia c

ng (Reinforcement)

V i đ a k thu t có tính ch u kéo cao. Ng
cho đ t m t c

i ta l i d ng đ c tính này đ truy n

ng đ ch u kéo nào đó theo ki u gia c c t cho đ t ho c ch a đ t

vào các túi v i đ a k thu t.

Hình 1.10 V i đ a k thu t có ch c n ng gia c mái d c-Reinforced slope
Hình 1.11 là m t s k t c u đi n hình trong ng d ng cho công trình giao
thông nh :
- V i đ a k thu t t ng c

ng n đ nh t ng th (hình 1.11 a);

-V i đ a k thu t t o mái d c, r t d c đ ti t ki m di n tích đ t (hình 1.11b,c)
- V i đ a k thu t t

ng ch n đ t có c t (hình 1.11d);

- V i đ a k thu t t ng c

ng n đ nh vùng đ t đ p (hình 1.11 e, f).


11

(b)

(a)

(d)

(c)

(e)

Vïng ®Êt yÕu

(f)

Hình 1.11 M t s k t c u đi n hình trong ng d ng trong xây d ng giao thông
1.4.1.3 Ch c n ng b o v (Protection)
Ngoài đ b n c h c nh b n kéo, ch ng đâm th ng cao … thì v i đ a k thu t
còn có tính b n môi tr
Nên v i đ a k thu t đ

ng (ch u n

c m n) và kh n ng tiêu thoát n

c nhanh.

c k t h p v i các v t li u khác nh th m đá, r đá, đá h c,

bê tông … đ ch t o l p đ m ch ng xói cho đê, đ p, b bi n, tr c u, ch ng th m
l u b , lòng d n, tr i v i xu ng đáy sông thay cho bè chìm gi hình d ng dòng ch y
không đ i.

Hình 1.12 V i đ a k thu t có ch c n ng b o v dùng trong kè lát mái


12
1.4.1.4 Ch c n ng l c ( Filtration)

L p v i đ a k thu t đóng vai trò là l p l c đ
th m n

c đ t gi a hai l p đ t có đ

c và c h t khác nhau, ch c n ng c a l p l c là tránh s trôi đ t t phía

đ t có c h t m n h n vào l p v t li u 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.

Hình 1.13 V i đ a k thu t có ch c n ng l c
1.4.1.5 Ch c n ng tiêu thóat n
Kh n ng th m theo ph
d t đ ch t o m

c ( Drainage)

ng vuông góc v i m t ph ng v i đ a k thu t không

ng tiêu thoát n

c ng m. Dòng th m trong đ t s t p trung đ n

rãnh tiêu có b trí l p v i l c và d n đ n khu t p trung n
V i đ a k thu t dùng đ thoát n
n

c b ng đ

c c n có đ chi u dày đ chuy n đ

ng ng tiêu.
cl ul

ng

c c n thoát.

Hình 1.14 C u t o m

ng tiêu thoát n

c ng m có s d ng v i đ a k thu t