Nghiên cứu ảnh hưởng của khe nứt căng đến mức độ ổn định mái dốc và các phân tích ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN NGỌC THƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHE NỨT
CĂNG ĐẾN MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
VÀ CÁC PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Mã số: 60-58-02-02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: 1. TS. NGUYỄN QUỐC THÀNH
2. PGS. TS. HOÀNG VIỆT HÙNG

NINH THUẬN, NĂM 2017

ii

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN NGỌC THƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHE NỨT
CĂNG ĐẾN MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
VÀ CÁC PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NINH THUẬN, NĂM 2017
ii

i


LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Nguyễn Ngọc Thường, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu
của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và
chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.
Tác giả

Nguyễn Ngọc Thường

ii

i


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ chuyên nghành xây dựng công trình thuỷ với đề tài “Nghiên cứu ảnh

hưởng của khe nứt căng đến mức độ ổn định mái dốc và các phân tích ứng dụng” được
hoàn thành với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của
Khoa Công trình, các thầy cô giáo trường Đại học Thuỷ Lợi và Viện Đào tạo và ứng
dụng Khoa học Miền Trung đã tạo điều kiện và động viên giúp đỡ về mọi mặt. Tác giả
xin chân thành cảm ơn các cơ quan, đơn vị và cá nhân nói trên.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn
Quốc Thành và PGS.TS. Hoàng Việt Hùng, những người đã trực tiếp hướng dẫn và tận
tình giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn.
Sự thành công của luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ, động viên cổ vũ của gia
đình, bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
Trong khuôn khổ luận văn, do điều kiện thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi
những khiếm khuyết, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các
thầy cô giáo, các anh chị và bạn bè đồng nghiệp.
Ninh Thuận, ngày 06 tháng 05 năm 2017
Tác giả

Nguyễn Ngọc Thường

ii

i


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU............................................................................................................... 1
I/ Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................... 1
II/ Mục đích nghiên cứu của đề tài ............................................................. 2
III/ Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu........................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ PHƯƠNG PHÁP
TĂNG CƯỞNG ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ................................................................ 3

1.1. Mở đầu ................................................................................................. 3
1.1.1 Lịch sử phát triển ....................................................................... 3
1.1.2. Cơ sở các phương pháp tính ổn định trượt mái dốc ................. 4
1.2. Các sự cố trượt lở mái dốc ở Việt Nam và biện pháp gia cố............... 5
1.3. Khái quát chung về các giải pháp tăng cường ổn định mái dốc .......... 8
1.3.1. Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc (Loading the Toe):...... 9
1.3.2. Phương pháp thoát nước (Drainage Methods): ........................ 9
1.3.3. Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật (Geotextiles): ................. 11
1.3.4. Phương pháp cọc bản (Sheet piling):...................................... 12
1.3.5. Phương pháp cân chỉnh mái taluy (Regrading the Slope): ..... 13
1.3.6. Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc (Piled-Slopes):........ 14
1.3.7. Phương pháp neo trong đất (Soil Anchoring): ....................... 14
1.3.8. PP trồng cỏ trên mái dốc (“Grassing-Over” the Slope):......... 15
1.3.9. PP sử dụng các kết cấu chắn giữ (Retaining Structures):....... 16
1.3.10. Phương pháp tổ hợp:............................................................. 16
1.4. Kết luận chương 1:............................................................................. 17
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ........ 18
2.1. Mái dốc và sự mất ổn định của nó ..................................................... 18
2.1.1 Mở đầu ..................................................................................... 18
2.1.2 Phân tích ổn định mái dốc........................................................ 20
2.1.3. Phân chia các loại chuyển động mái dốc ................................ 20
2.2. Phương pháp phân tích cân bằng giới hạn chia thỏi .......................... 25
2.2.1. Phân tích theo tiêu chuẩn Việt Nam ....................................... 28
2.2.2. Phương pháp Ordinary/Fellenius............................................ 29

3

3

2.2.3. Phương pháp Bishop đơn giản ................................................ 31
2.2.4. Phương pháp Janbu đơn giản .................................................. 33
2.2.5. Phương pháp Janbu tổng quát ................................................. 34
2.2.6. Phương pháp Spencer ............................................................. 36
2.2.7 Phương pháp cân bằng giới hạn............................................... 43
2.3. Nhận xét và đánh giá chung các PP phân tích ổn định mái dốc ........ 48
2.3.1 Các phương pháp truyền thống phân tích ổn định mái dốc ..... 49
2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định mái dốc..................................... 58
2.4 Kết luận chương 2 ............................................................................... 59
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VĨNH HY –
NINH CHỮ THUỘC DỰ ÁN ĐƯỜNG VEN BIỂN NINH THUẬN ............... 60
3.1. Giới thiệu chung về công trình .......................................................... 60
3.1.1. Đặc điểm vị trí và địa hình...................................................... 60
3.1.2. Đặc điểm khí hậu: ................................................................... 60
3.1.3. Đặc điểm địa chất:................................................................... 60
3.2 Giới thiệu chương trình tính................................................................ 62
3.2.1 Giới thiệu về phần mềm GEO-SLOPE.................................... 62
3.2.2 Đặc điểm và khả năng mô hình hóa của các mô đun............... 62
3.3 Phân tích bài toán ứng dụng................................................................ 69
3.3.1 Tính toán cho mặt cắt Km 2+054 ............................................ 69
3.3.2 Tính toán cho mặt cắt Km 2+104 ............................................ 72
3.3.3 Tính toán cho mặt cắt Km 2+144 ............................................ 74
3.3.4 Tính toán cho mặt cắt Km 2+165 ............................................ 77
3.3.5 Tính toán cho mặt cắt Km 2+224 ............................................ 80
3.4 Kết luận chương 3 ............................................................................... 82

4

4

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sạt lở tại cầu Móng Sến trên Quốc Lộ 4D ......................................................5
Hình 1.2: Sạt lở trên Quốc Lộ 4D đoạn đi qua xã Chả Phả ............................................6
Hình 1.3: Sạt lở đất đường ven Biển đoạn Cà Ná – Mũi Dinh tỉnh Ninh Thuận ............6
Hình 1.4: Sạt lở đất trên tỉnh lộ 15ª đoạn qua xã Ngọc Sơn, huyện Thạch Hà – Hà Tĩnh
..... 7
Hinh 1.5: Sạt lở đất trên tuyến Za Hung - Arooih – Quảng Nam
........................................... 7
Hình 1.6: Sạt ở đất tại Canh Liên – Vân Canh – Bình Định
..................................................... 8
Hình 1.7: Vết nứt xuất hiện trên đỉnh mái dốc ...............................................................8
Hình 1.8: Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc .............................................................9
Hình 1.9: Các dạng thi công thường gặp trong P/p Thoát nước ..................................10
Hình 1.10: Hình ảnh mặt thoát nước của mái dốc trên đường thuộc vịnh Runswick,
một làng ven biển ở Yorkshire, Anh ............................................................................10
Hình 1.11: Mô hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải .........................12
Hình 1.12: Lưới địa kỹ thuật gia cường (Geogrids) .....................................................12
Hình 1.13: Phương pháp cọc bản .................................................................................13
Hình 1.14: Phương pháp cân chỉnh mái dốc .................................................................13
Hình 1.15: Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc ........................................14
Hình 1.16: Phương pháp neo trong đất .........................................................................15
Hình 1.17: Cỏ vetiver được trồng thành công ở huyện Củ Chi, TP.HCM ...................15
Hình 1.18: Phương pháp sử dụng tường chắn ...............................................................16
Hình 1.19: Phương pháp sử dụng tổng hợp...................................................................17
Hình 2.1: Mặt cắt ngang một mái dốc ..........................................................................18
Hình 2.2: Trượt mặt phẳng ...........................................................................................22
Hình 2.3: Trượt vòng cung ...........................................................................................22
Hình 2.4: Trượt vòng cung phức hợp ...........................................................................23
Hình 2.5: Trượt do trồi xệ dưới tải trọng ......................................................................23

Hình 2.6: Các loại trượt cung tròn trên mái dốc............................................................24

5

5


Hình 2.7: Đất đắp trên nền đất yếu................................................................................25
Hình 2.8: Phân tích bằng phương pháp phân thỏi .........................................................26

6

6


Hình 2.9: Hệ lực tác dụng lên thỏi đất .......................................................................... 27
Hình 2.10: Sơ đồ tính theo phương pháp Ordinary/Fellenius ....................................... 30
Hình 2.11: Sơ đồ tính theo phương pháp Bishop.......................................................... 31
Hình 2.12: Giá trị m đối với sự thay đổi các giá trị ,  và Fs ...................................
33
Hình 2.13: Sơ đồ theo phương pháp Janbu tổng quát ................................................... 34
Hình 2.14: Sơ đồ tính theo phương pháp Spencer ........................................................ 36
Hình 2.15: Đồ thị quan hệ θ ~ Fsf và θ ~ Fsm.................................................................................................. 38
Hình 2.16: Các lực tác động lên cột đất trong 1 khối trượt với mặt trượt tròn ............. 40
Hình 2.17: Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt tổ hợp................ 40
Hình 2.18: Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt gãy khúc ........... 41
Hình 2.19: Giá trị m đối với sự thay đổi các giá trị ,  và F .....................................
46
Hình 2.20: Biến thiên hướng của nội lực giữa các cột đất theo hướng X..................... 47
Hình 2.21: Quy ước lực giữa các cột đất....................................................................... 48

Hình 2.22: Mặt trượt tới hạn là phẳng........................................................................... 49
Hình 2.23: Mặt trượt tới hạn tròn .................................................................................. 50
Hình 2.24: Mặt trượt tới hạn theo phương pháp đường tròn ma sát ............................. 51
Hình 2.25: Mặt trượt tới hạn theo phương pháp Bishop đơn giản ................................ 51
Hình 2.26: Biên độ của hệ số điều chỉnh tương quan f0................................................ 52
Hình 2.27: Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt tròn ................... 55
Hình 2.28: Ảnh hưởng của khe nứt căng trong phân tích ứng suất tổng ...................... 57
Hình 3.1: Giao diện lựa chọn phương pháp phân tích .................................................. 64
Hình 3.2: Giao diện lựa chọn mô hình hóa áp lực nước lỗ rỗng................................... 65
Hình 3.3: Giao diện lựa chọn mô hình hóa vật liệu ...................................................... 66
Hình 3.4: Giao diện lựa chọn mô hình hóa mặt trượt ................................................... 66
Hình 3.5: Giao diện lựa chon mô hình hóa tải trọng..................................................... 68
Hình 3.6: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+054......................................... 70
Hình 3.7: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+054......................................... 71
Hình 3.8: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+054......................................... 71
7

7


Hình 3.9: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+104 .........................................73
Hình 3.10: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+104 .......................................73
Hình 3.11: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+104 .......................................74
Hình 3.12: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+144 .......................................75
Hình 3.13: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+144 .......................................76
Hình 3.14: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+144 .......................................76
Hình 3.15: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+165 .......................................78
Hình 3.16: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+165 .......................................78
Hình 3.17: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+165 .......................................79
Hình 3.18: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+224 .......................................80

Hình 3.19: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+224 .......................................81
Hình 3.20: Kết quả tính toán ổn định mái dốc tại Km 2+224 .......................................81

viii

7


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Hệ số ổn định mái dốc cho phép theo QCVN 04-05:2012........................... 29
Bảng 2.2: Tổng hợp các thành phần đã biết trong việc xác định hệ số an toàn ............ 42
Bảng 2.3: Tổng hợp các thành phần chưa biết trong việc xác định hệ số an toàn ........ 42
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp kết quả tính cho mặt cắt KM2+054 ..................................... 72
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp kết quả tính cho mặt cắt KM2+104 ..................................... 74
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp kết quả tính cho mặt cắt KM2+144 ..................................... 77
Bảng 3.4: Bảng tổng hợp kết quả tính cho mặt cắt KM2+165 ..................................... 79
Bảng 3.5: Bảng tổng hợp kết quả tính cho mặt cắt KM2+224 ..................................... 82

viii

8


DANH MỤC CHỮ VIÊT TẮT
1. PP:

Phương pháp

2. QCVN:

Quy chuẩn Việt Nam

3. MC:

Mặt cắt

9



MỞ ĐẦU
I/ Tính cấp thiết của đề tài
Mái dốc công trình gồm mái dốc tự nhiên và mái dốc nhân tạo. Mái dốc tự nhiên
thường thấy như sườn đồi, núi .v.v. Mái dốc nhân tạo chẳng hạn mái đê, đập, mái
taluy đường, mái bờ kênh mương..v.v. Dù mái tự nhiên hay mái nhân tạo thì yêu cầu
ổn định của hệ thống mái dốc là yêu cầu số một. Tức là mái dốc không bị phá hoại
trượt.
Lý thuyết phân tích ổn định mái dốc đã đề cập đến vấn đề khe nứt trên đỉnh mái dốc và
đã đưa vào tính toán. Đặc biệt với mái dốc cắt qua những lớp đất dính, việc xuất hiện
khe nứt căng (Tension Crack) trên đỉnh mái dốc ảnh hưởng rất nhiều đến mức độ ổn
định tổng thể của mái dốc công trình [1],[2].
Tuy nhiên trong thực tế phân tích mái dốc công trình đất, người thiết kế thường bỏ qua
ảnh hưởng của khe nứt căng trên đỉnh mái dốc. Với những mái dốc đất dính, mái dốc
đá phong hóa hoặc những mái dốc mới đào đắp thường xuất hiện những khe nứt trên
đỉnh mái. Những khe nứt này làm giảm ngắn chiều dài cung trượt và khi chứa nước thì
có ảnh hưởng lớn đến an toàn mái dốc. Khi tính toán người thiết kế cần phân tích ổn
định công trình phù hợp với các điều kiện làm việc của công trình, dẫn đến lựa chọn
phân tích điều kiện ứng suất tổng hay ứng suất hiệu quả trong tính toán, vì vậy đề tài
“Nghiên cứu ảnh hưởng của khe nứt căng đến mức độ ổn định mái dốc và các phân
tích ứng dụng” có tính khoa học và thực tiễn, giải quyết cấp bách tình trạng thực tế xây

dựng hiện nay.
Đề tài chọn mái dốc công trình đường Vĩnh Hy – Ninh Chữ thuộc dự án đường ven
biển Ninh Thuận để phân tích đánh giá, mục đích làm nổi bật ảnh hưởng của phân tích
mái dốc có xét đến khe nứt căng trên đỉnh mái. Đặc điểm nổi bật của công trình này là
mái dốc cắt qua lớp đất dính phía trên, trong điều kiện khô hạn kéo dài vùng Ninh
Thuận thường gây nứt nẻ mạnh trên đỉnh mái dốc. Sự ổn định của công trình giao
thông huyết mạch này nhằm góp phần phát triển kinh tế vùng phía Đông Ninh Thuận.

1

1


II/ Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu các cơ chế và các nguyên nhân gây mất ổn định mái dốc;
- Nghiên cứu các phương pháp phân tích ổn định mái dốc thường dùng trong giai đoạn
hiện nay;
- Phân tích ổn định mái dốc cho một công trình theo các phương pháp khác nhau;
- So sánh, đánh giá tính hợp lý nhất của phương pháp ứng với tầm quan trọng của công
trình, quy mô công trình đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật.
III/ Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu thực tế (tài liệu khảo sát địa chất, tài liệu
thiết kế, tài liệu hoàn công…) để làm rõ các nguyên nhân gây mất ổn định mái dốc.
- Phân tích lý thuyết tính toán ổn định mái dốc;
- Mô hình hóa bài toán ứng dụng.

2

2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ PHƯƠNG
PHÁP TĂNG CƯỞNG ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
1.1. Mở đầu
Mái dốc công trình đất bao gồm mái dốc tự nhiên và mái dốc nhân tạo. Mái dốc tự
nhiên là các mái dốc của địa hình đồi núi tự nhiên, liên quan đến quá trình hình thành
đất đá tự nhiên. Mái dốc nhân tạo là các mái dốc công trình đất hình thành do đào, đắp
và các tác động của con người.
Dù mái dốc tự nhiên hay nhân tạo, thì yêu cầu về sự ổn định của mái dốc là yêu cầu
bắt buộc. Mái dốc ổn định là mái dốc không bị phá hoại trượt, sự phá hoại mất ổn định
của mái dốc đã để lại những hậu quả nặng nề về kinh tế, xã hội và môi trường.
Sự phát triển khoa học xây dựng của nhân loại đi kèm với sự phát triển về lý thuyết
tính toán ổn định mái dốc công trình đất. Việc tính toán, dự báo và đề xuất biện pháp
đảm bảo ổn định công trình đã đóng góp không nhỏ cho sự phát triển của xã hội.
1.1.1 Lịch sử phát triển
Lịch sử phát triển các phương pháp tính ổn định mái đất liên quan đến giả định hình
dạng mặt trượt [2]:
- Culman (1776) giả thiết mặt trượt phẳng qua chân mái dốc, kết quả nhận được không
chính xác.
- Collin (1860-1890) thực hiện những khảo sát chi tiết ở một số mái dốc bị phá hoại và
kết luận mặt trượt có dạng gần như mặt trụ tròn.
- Khoảng năm 1916, các nhà khoa học Thụy Điển lại phát hiện mặt trượt xấp xỉ dạng
trụ tròn và phát triển phương pháp gọi là phương pháp Thụy Điển.
- Frontard và Risal (1920) đề nghị dùng mặt trượt dạng xoắn logarit. Dạng này thích
hợp khi mái dốc có độ dốc lớn và chỉ có một loại đất.
- Bishop (1950) sử dụng bề mặt trượt trụ tròn và chỉ áp dụng phương trình cân bằng
mô men đối với khối trượt và phương trình cân bằng lực theo phương đứng.

3

3


- Janbu (1950-1960) sử dụng bề mặt trượt dạng bất kỳ và chỉ dùng phương trình cân
bằng lực đối với khối trượt.
- Morgensten-Priece (1960) sử dụng bề mặt trượt dạng bất kỳ và áp dụng cả 2 phương
trình cân bằng lực và phương trình cân bằng mô men.
- Fredlund (1970) sử dụng bề mặt trượt hỗn hợp và áp dụng cả 2 phương trình cân
bằng lực và phương trình cân bằng mô men. Mặt trượt hỗn hợp gồm một phần là mặt
tròn và một phần là mặt phẳng.
- Boutrups và Siegel (1970) đề nghị sử dụng lý thuyết xác suất để tìm hình dạng bề
mặt trượt (nghĩa là tìm bề mặt trượt ngẫu nhiên) và chỉ áp dụng phương trình cân bằng
lực.
- Baker và Garber (1977) dùng bề mặt trượt dạng đường cong logarit và áp dụng cả 2
phương trình cân bằng lực và phương trình cân bằng mô men.
- Celestino và Duncan (1981) đã sử dụng cực tiểu của hàm nhiều biến để tìm bề mặt
trượt nguy hiểm nhất, nó gồm một số các đoạn thẳng.
- Kopaccy (1957) lần đầu tiên đề nghị phương pháp vi tích phân biến đổi để xác định
hình dạng và vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất.
1.1.2. Cơ sở các phương pháp tính ổn định trượt mái dốc
Để tính toán ổn định mái dốc, có thể dùng phương pháp phân tích giới hạn hoặc
phương pháp cân bằng giới hạn.
Phương pháp cân bằng giới hạn dựa trên cơ sở giả định trước mặt trượt (coi khối trượt
như một cố thể) và phân tích trạng thái cân bằng giới hạn của các phân tố đất trên mặt
trượt giả định trước. Mức độ ổn định được đánh giá bằng tỷ số giữa thành phần lực
chống trượt (do lực ma sát và lực dính) của đất nếu được huy động hết so với thành
phần lực gây trượt (do trọng lượng, áp lực đất, áp lực nước, áp lực thấm,...). Hiện đã
có kết quả nghiên cứu cho bài toán ba chiều (phương pháp Wike, Lone) tuy nhiên
trong thực tế nhiều công trình có kích thước một chiều khá lớn như: đê, đập, tường
chắn đất,... nên có nhiều phương pháp giải quyết đối với bài toán phẳng: Fellenius,

4

4


Bishop, Spencer, Janbu,...
Phương pháp phân tích giới hạn dựa trên cơ sở phân tích ứng suất trong công trình
(khối đất đắp: đê, đập,...) và nền của chúng. Dùng các thuyết bền: Morh - Coulomb,
Hill - Tresca, Nises - Shleiker,... kiểm tra ổn định cho từng điểm trong toàn miền.
Công trình được coi là là mất ổn định khi tập hợp các điểm mất ổn định tạo thành mặt
trượt liên tục. Giải quyết vấn đề này cần sử dụng các kiến thức của sức bền vật liệu, lý
thuyết đàn hồi và dùng phương pháp sai phân để tính toán. Ngày nay do công cụ máy
tính phát triển nên phương pháp phần tử hữu hạn có phần chiếm ưu thế. Những năm
gần đây lý thuyết phân tích hệ thống đã được ứng dụng để phân tích ổn định mái đất.
1.2. Các sự cố trượt lở mái dốc ở Việt Nam và biện pháp gia cố

Hình 1.1: Sạt lở đất tại Cầu Móng Sến trên Quốc Lộ 4D

5

5


Hình 1.2: Sạt lở trên Quốc lộ 4D đoạn đi qua xã Chả Phả

Hình 1.3: Sạt lở đất đường ven Biển đoạn Cà Ná – Mũi Dinh tỉnh Ninh Thuận

6

6


Hình 1.4: Sạt lở đất trên tỉnh lộ 15ª đoạn qua xã Ngọc Sơn, Thạch Hà – Hà Tĩnh

Hình 1.5: Sạt lở đất trên tuyến Za Hung - Arooih – Quảng Nam

7

7


Hình 1.6 Sạt ở đất tại Canh Liên – Vân Canh – Bình Định

Hình 1.7 Vết nứt xuất hiện trên đỉnh mái dốc
Hình 1.7 là mái dốc công trình đất mới được vát mái theo độ dốc thiết kế trên tuyến
đường giao thông đi Sa Pa. Trong ảnh là vết nứt dài xuất hiện gần đỉnh mái dốc
(khoang màu đỏ trong ảnh). Nguyên nhân phát sinh khe nứt căng trên đỉnh mái là do
cắt mái dốc.
1.3. Khái quát chung về các giải pháp tăng cường ổn định mái dốc
Có rất nhiều phương pháp giữ ổn định mái dốc. Mỗi phương pháp có những ưu nhược
điểm riêng mà tùy thuộc vào địa chất, địa hình hay điều kiện kinh tế kỹ thuật mà chọn
phương pháp phù hợp nhất.
Dưới đây là một số phương pháp đã được áp dụng trong và ngoài nước.

8

8

1.3.1. Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc (Loading the Toe):
Phương pháp này dùng có hiệu quả với các loại mái dốc sâu không ổn định. Một khối
đất đắp dưới chân mái dốc sẽ có tác dụng chống lại mômen trượt và giữ ổn định mái
dốc.
Vật liệu của phần đất đắp này có thể là vật liệu lấy từ đỉnh mái dốc (bao gồm cả việc
cân chỉnh mái dốc) hay vật liệu mua từ bên ngoài về công trường.
Ổn định mái dốc theo cách này thường không áp dụng với các loại mái nông. Tuy
nhiên, có thể áp dụng khi có những lớp đất không ổn định, nhờ thế có thể kiểm soát tốt
phạm vị phá hoại của các lớp đất này.

Hình 1.8: Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc
1.3.2. Phương pháp thoát nước (Drainage Methods):
Đối với phương pháp này rất khó để xác định được tỷ lệ hiệu quả của việc thoát nước.
Phương pháp này dùng tốt khi cần ổn định mái trong thời gian ngắn, vì về lâu dài các
đường rãnh cần được bảo trì và sửa chữa mà việc đó rất khó kiểm tra thực hiện và tốn
kém.
Phương pháp này chia ra nhiều khe rãnh khác nhau:
1.3.2.1Với loại rãnh nông (thoát nước mặt):
- Mục đích của phương pháp này là giảm nước mặt và do đó sẽ làm giảm áp lực nước
lỗ rỗng ở các tầng đất sâu hơn.

9

9


- Các rãnh rất dễ sữa chữa nhưng cũng rất nhanh hỏng.
Có hai dạng thường dùng là:
- Dạng hình xương cá (HerringBone shape)
- Dạng hình quân hàm (Chevron shape).

Hình dạng xương cá

Hình dạng quân hàm

Hình 1.9: Các dạng thi công thường gặp trong phương pháp Thoát nước
Dưới đây là hình ảnh ví dụ mái dốc được giữ ổn định theo phương pháp này:

Hình 1.10: Hình ảnh mặt thoát nước của mái dốc trên đường thuộc vịnh Runswick,
một làng ven biển ở Yorkshire, Anh.

10

10


1.3.2.2 Với loại rãnh sâu:
Có rất nhiều cách thức thực hiện loại rãnh sâu này với mục đích làm giảm áp lực nước
lỗ rỗng trong đất, tuy nhiên các vấn đề ổn định thành vách các rãnh sâu cần được xem
xét.
Ở loại này thường thấy kết hợp các dạng sau:
- Các rãnh sâu đưa nước thoát đi.
- Các hố khoan thoát nước dọc.
- Các hố khoan thoát nước ngang.
1.3.3. Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật (Geotextiles):
Vải địa kỹ thuật là loại vật liệu gia cường đất nhân tạo (thường làm bằng chất dẻo)
Trong vùng ổn định của mái dốc, lưới địa kỹ thuật gia cường (geogrids) được dùng, vì
với chức năng gia cường nhờ cường độ chịu kéo của nó sẽ giúp gia tăng các đặc tính
cơ học của công trình đất thông qua sự tương tác với đất tại bề mặt chịu cắt.
Ví dụ trong nền đắp lưới địa kỹ thuật gia cường có tác dụng làm giảm mômen phát

sinh do khối trượt.
Loại này rất thường được dùng như một loại neo, nó tạo một phản lực chống lại
mômen nhiễu.
Ngoài ra chúng còn được dùng để gia cố trượt nhỏ trong quá trình thi công đào đất,
hiệu quả mang lại rất khả quan.
Ở nước ta phương pháp dùng vải địa kỹ thuật cũng đã áp dụng với một số công trình.
Trong
tương lai sẽ được sử dụng nhiều vì tính tiện dụng và giá thành tương đối hợp
lý.

11

11


Hình 1.11: Mô hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải.

Hình 1.12: Lưới địa kỹ thuật gia cường (Geogrids)
1.3.4. Phương pháp cọc bản (Sheet piling):
Đây là phương pháp gia cố tốn kém và không thường được dùng trừ khi khả năng hồi
phục ổn định của mái chiếm tỷ lệ cao. Tuy nhiên, nó lại thường được dùng khi thi
công các hố đào sâu trong đất yếu với áp lực đất lớn.
Ở phương pháp này, người ta dùng các loại cọc có hình dáng, chất liệu khác nhau tùy
theo thiết kế để phù hợp với điều kiện thực tế.

12

12