Phân tích giải pháp tường chắn dạng cọc đan kết hợp cho đọan có lòng sông hẹp ở thành phố cà mau

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------

NGUYỄN HUỲNH PHƢƠNG THẢO

PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP TƢỜNG CHẮN DẠNG CỌC - ĐAN
KẾT HỢP CHO ĐOẠN CÓ LÕNG SÔNG HẸP
Ở THÀNH PHỐ CÀ MAU

CHUYÊN NGÀNH
MÃ SỐ NGÀNH

: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
: 60.58.61

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2014


CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2

: TS. VÕ NGỌC HÀ
: PGS TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1

: .............................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2

: .............................................................

Luận Văn Thạc Sĩ đƣợc bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày………tháng……năm 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN HUỲNH PHƢƠNG THẢO MSHV: 12814698
Ngày, tháng, năm sinh: 21-04-1986

Nơi sinh: Bạc Liêu

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã số: 60.58.60

I. TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN YICHS GIẢI PHÁP TƢỜNG CHẮN DẠNG CỌC –
ĐAN KẾT HỢP CHO ĐOẠN CÓ LÕNG SÔNG HẸP Ở THÀNH PHỐ CÀ

MAU
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tổng quan về nguyên nhân sạt lở của lòng sông hẹp và giải pháp tƣờng chắn.
- Cơ sở lý thuyết tình tốn ổn định bờ kè ven sơng trên đất yếu.
- Ảnh hƣởng của chiều dài cọc và khoảng các bố trì cọc đến tình ổn định của tƣờng
chắn.
- Ứng dụng tình tốn cho cơng trính thực tế
- Kết luận và kiến nghị.
- Tài liệu tham khảo
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/03/2014.
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/12/2014.
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1: TS. VÕ NGỌC HÀ.
VI. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 2: PGS. TS. VÕ PHÁN

Cần Thơ, ngày 07 tháng 12 năm 2014
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1
(Họ tên và chữ ký)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TS. Võ Ngọc Hà
PGS.TS. Võ Phán
TS. Lê Bá Vinh
TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN
- Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến ngƣời thầy đã tận tính hƣớng dẫn,
giúp đỡ, động viên tơi trong suốt q trính thực hiện luận văn cũng nhƣ truyền cho
tơi lịng đam mê nghiên cứu khoa học: PGS. TS Võ Phán, TS. Võ Ngọc Hà.
- Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cơ bộ mơn Địa Cơ Nền Móng,
những ngƣời đã truyền cho tôi các kiến thức quý giá trong quá trính học tập tại
trƣờng cũng nhƣ khi cơng tác ngồi xã hội.
- Xin gửi lời cảm ơn đến các học viên trong lớp Địa Kỹ thuật Xây dựng khóa
2013, những ngƣời đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trính thực hiện luận văn.
- Tuy vậy, với những hạn chế về số liệu cũng nhƣ thời gian thực hiện, chắc
chắn luận văn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong đƣợc sự đóng góp ý
kiến từ quý thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè để luận văn thêm hồn thiện và có đóng
góp vào thực tiễn.
Trân trọng!
Học viên

Nguyễn Huỳnh Phƣơng Thảo


LỜI CAM ĐOAN
- Tôi xin cam đoan: bản luận văn tốt nghiệp này là cơng trính nghiên cứu
thực sự của cá nhân, đƣợc thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh
điển, thu thập các số liệu, nghiên cứu khảo sát tính hính thực tế dƣới sự hƣớng dẫn
khoa học của TS.Võ Ngọc Hà, PGS.TS. Võ Phán.
- Các số liệu, mơ hính tình tốn và những kết quả trong luận văn là trung
thực đƣợc xuất pháp từ kinh nghiệm và thực tiễn, các số liệu thực tế đƣợc chỉ rõ
nguồn trìch dẫn trong danh mục tài liệu tham khảo.
Một lần nữa tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên.

CÁC KÝ HIỆU
Chú ý: dấu (‘) sau các ký hiệu biểu thị cho trƣờng hợp phân tìch ứng suất có hiệu
(ESA).
Ký hiệu
Đơn vị
Giải thìch
KN/m2
KN/m3
m
KN/m2
độ
độ
độ
độ
độ
KN/m3
m
KN/m3
m2
KN

q0
hi
Ci
 a

gn
z
gn

S
fs
m
Ea
R

KN/m

z, L

độ
độ
độ
độ
m

Eb
I
bc

KN/m4
m4
m

δ

z
y

y

yo –

hoạt tải trên mặt đất đắp,
dung trọng lớp đất thứ i,
chiều cao lớp đất thứ i,
lực dính của lớp đất thứ i,
hệ số áp lực đất chủ động,
là góc nghiêng của lưng tường
là góc nghiêng của đất đắp
là góc ma sát giữa đất và tường
là góc ma sát trong của đất
dung trọng của nước,
chiều cao phần vật ngập trong nước,
dung trọng của nước,
diện tích bản đáy,
Lực ma sát mặt bên của cọc
Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất
hợp lực của tƣờng chắn đất tác dụng lên khối đất
phản lực của khối đất bên ngoài tác dụng lên lăng thể
trƣợt theo mặt phẳng BC
góc ma sát trong của đất
góc nghiêng của lƣng tƣờng so với phƣơng thẳng đứng
góc ma sát giữa tƣờng và đất
góc hợp bởi mặt trƣợt BC và phƣơng ngang
chiều sâu thực tế tiết diện cọc trong đất và chiều sâu hạ
cọc thực tế
mô đun đàn hồi ban đầu của cọc
mơ men qn tình tiết diện ngang của cọc
chiều rộng quy ƣớc của cọc, nếu D 0.8m thì bc =
D+1m, khi D < 0.8m thì

KN/m2
m
m

áp lực vào đất
độ chuyển vị
chuyển vị ngang của tiết diện ngang cọc (m) ở mặt đất
với cọc đài cao

HH

-

m/T

chuyển vị ngang của tiết diện cọc bởi lực Ho = 1

HM

-

l/T

chuyển vị ngang của tiết diện cọc bởi lực Mo = 1

MH

-

l/T

góc xoay tiết diện cọc bởi lực Ho = 1


l/T
1/Tm
m

góc xoay tiết diện cọc bởi lực Mo = 1
Hệ số nền.
Chuyển vị theo phƣơng ngang của nền đất cũng bằng
chình chuyển vị của tƣờng cọc.

KN/m2

Ứng suất có hiệu theo phƣơng đứng tại độ sâu z

độ

là góc ma sát (độ) và lực dình (T/m2) của đất
hệ số lấy bằng 0.6 cho cọc nhồi và 0.3 cho các loại cọc
khác

KN/m2

kat -

Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên đáy móng (kể cả
trọng lƣợng tƣờng và đất trên bản móng)

hệ số an toàn ổn định trƣợt sâu, tùy theo tổ hợp tải và h

Fs

-

hệ số an toàn ổn định

Rg

-

MM

-

k:
y:
'

-

v

1

, c1

-

N tt

-

KN

tổng các lực chống trƣợt ( lực giữ)

-

KN
KN/m3

tổng các lực gây trƣợt
tổng ứng suất tiếp trên mặt phẳng trƣợt

-

KN/m3

tổng ứng suất tiếp giới hạn trên mặt phẳng trƣợt,
hệ số động lực lấy theo bảng 3

g:
b, h :

KN/m3
m/s2
m

u:

m/s

:
:
h:
E’:
t:

T/m3
độ
m
KN/m
m

trọng lƣợng riêng của nƣớc
gia tốc trọng trƣờng
chiều rộng và chiều cao cọc theo hƣớng vuông góc với
dịng chảy đối với cọc đơn. Riêng đối với cọc có thanh
giằng và phênh chắn, b là khoảng cách giữa 2 tim cọc
liền nhau
lƣu tốc bính quân mặt cắt khi chƣa xây dựng cơng trính
ứng với mức nƣớc ngang đỉnh cọc, coi lƣƣ tốc này trên
đỉnh cọc, coi lƣu tốc này phân bố đều trên đƣờng thủy
trực
dung trọng của đất nền, có xét tới lực đẩy nổi của nƣớc
góc ma sát trong của đất ở đáy sông
độ cao của cọc
lực tác dụng ở điểm N

độ vƣợt sâu của cọc kể tù điểm N

Rt

gh

:
n

:


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

1

1.Vấn đề thực tiễn và tình cấp thiết của đề tài:....................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................................1
3. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................................2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.........................................................................2
5. Giới hạn của đề tà............................................................................................................2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ VÀ GIẢI PHÁP
TƢỜNG CHẮN CHO LỊNG SƠNG HẸP.........................................................................3
1.1. Tổng quan về ngun nhân gây sạt lở...........................................................................3
1.2. Cơ chế gây sạt lở và các yếu tố gây ảnh hƣởng ...........................................................3
1.2.1. Cơ chế sạt lở .............................................................................................................3
1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng ……...………….…………………………………..……….4
1.2.2.1.Ảnh hƣởng của yếu tố dòng chảy ...........................................................................4
1.2.2.2.Ảnh hƣởng của vật liệu dòng chảy..........................................................................4

1.2.2.3.Tƣơng tác giữa dịng chảy – lịng dẫn và q trính xói lở ......................................4
1.3.Đặc điểm các cơng trính bảo vệ bờ................................................................................5
1.3.1. Các dạng mặt cắt ngang của cơng trính bờ kè...........................................................5
1.3.2 .Các giải pháp cơng trính bảo vệ bờ............................................................................6
1.4.Giới thiệu hính thức và các giải pháp kết cấu xây dựng cơng trính...............................7
1.4.1. Phƣơng án cho kết cấu đỉnh kè và thân kè.................................................................7
1.4.2. Phƣơng án cho kết cấu chân kè..................................................................................8
1.4.2.1. Thảm bê tông tự chèn lƣới thép (Thảm P.D.TAC-M) ...........................................9
1.4.2.2. Thảm bê tông FS (thảm bê tông túi khuôn)..........................................................10
1.4.2.3. Quy mô kết cấu phù hợp cho khu vực dự án........................................................11
1.4.3.Tƣờng chắn trọng lực ...............................................................................................12
1.4.4. Tƣờng chắn bán trọng lực ...................................................................................... 12
..................................................................................... 12
1.4.6. Tƣờng ổn định cơ học (MSE)................................................................................. 13
1.4.7. Tổng quan về kết cấu tƣờng dạng cọc đan kết hợp..................................................14


1.4.7.1. Thân tƣờng............................................................................................................17
1.4.7.2. Dầm mũ.................................................................................................................18
1.4.7.3 Vật liệu đắp............................................................................................................18
1.4.7.4 Thoát nƣớc.............................................................................................................19
1.4.7.5 Khe nối...................................................................................................................19
1.5. Nhận xét......................................................................................................................19
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TƢỜNG CHẮN CỌC –
ĐAN VEN SƠNG TRÊN ĐẤT YẾU................................................................................21
2.1. Tình áp lực đất lên tƣờng chắn [4], [5], [6]................................................................21
2.1.1.1. Áp lực đất chủ động..............................................................................................21
2.1.1.2. Áp lực đất bị động.................................................................................................22
2.1.2. Lý thuyết Coulomb..................................................................................................22
2.1.2.1. Áp lực đất chủ động......................................................................................... ....22

2.1.2.2. Áp lực đất bị động........................................................................................ ........25
2.2. Ổn định bản bê tơng gia cố mái..................................................................................26
2.3. Sơ đồ tình tốn cọc chịu tải trọng ngang [7],[8].........................................................27
2.4.Ổn định nền quanh cọc................................................................................................28
2.5. Kiểm tra ổn định của đất nền dƣới bản tƣờng chắn....................................................29
2.6. Kiểm tra ổn định trƣợt phẳng của tƣờng chắn............................................................29
2.7. Kiểm tra ổn định lật của tƣờng chắn...........................................................................30
2.8. Kiểm tra ổn định trƣợt sâu của tƣờng chắn.................................................................30
2.9. Biểu thức tổng quát tình ổn định tổng thể cơng trính.................................................30
2.9.1. Phƣơng pháp tình theo mặt trƣợt giả định...............................................................31
2.9.2. Ổn định hệ tƣờng gia cố bờ kè chịu tải trọng ngang................................................32
2.9.3. Ổn định kết cấu mái.................................................................................................32
2.10. Tình tốn cơng trính tƣờng cọc khơng neo, kiểm tra ổn định chung theo mặt trƣợt
cung tròn............................................................................................................................33
2.10.1. Điều kiện kiểm tra ổn định trƣợt chung theo mặt trƣợt cung trịn.........................33
2.10.2. Sơ đồ tình tốn ổn định trƣợt................................................................................ 33
2.10.3. Cách xác định tâm trƣợt nguy hiểm.......................................................................33


2.10.4. Xác định hệ số ổn định truợt theo phƣơng pháp phân mảnh.................................34
2.11. Cơ sở lý thuyết về tình ổn định và biến dạng bằng phần mềm phần tử hữu hạn
Plaxis..................................................................................................................................35
2.11.1. Mơ hính phần tử FEM............................................................................................35
2.11.2. Lý thuyết biến dạng...............................................................................................35
2.11.3. Lý thuyết cố kết.....................................................................................................37
2.11.4. Chọn lựa mơ hính sử dụng trong Plaxis.................................................................38
2.11.5.Cơng thức tình tốn của mơ hính Mohr – Coulomb...............................................39
2.11.6. Tình tốn các thơng số sử dụng trong mơ hính Mohr Coulomb............................41
2.12. Nhận xét chƣơng 2....................................................................................................46
CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU HỢP LÝ CHO TƢỜNG CHẮN

DẠNG CỌC ĐAN KẾT HỢP ..........................................................................................47
3.1. Độ sâu ngàm cọc [12].................................................................................................47
3.1.1.Cọc chống.................................................................................................................47
3.1.2. Cọc treo (cọc ma sát)...............................................................................................47
3.1.2.1. Phƣơng pháp giải tìch [12]....................................................................................48
3.1.2.2. Phƣơng án đồ giải [12]..........................................................................................49
3.2. Khoảng cách bố trì cọc [13]........................................................................................51
3.3. Độ chôn sâu tấm đan BTCT [13]................................................................................51
3.3.1. Chiều sâu chơn tƣờng [13].......................................................................................52
3.4. Tình tốn tƣờng cọc BTCT ........................................................................................53
3.4.1. Phƣơng pháp giải tìch (Lý thuyết cân bằng giới hạn)..............................................53
3.4.2. Tƣờng cọc đóng trong đất sét khơng neo.................................................................53
3.4.3. Tƣờng cọc đóng trong đất sét có neo.......................................................................56
3.4.4. Tình tốn theo hƣớng dẫn thiết kế tƣờng cọc bản của Nhật....................................57
3.4.4.1. Trƣờng hợp khơng neo..........................................................................................57
3.4.4.2. Trƣờng hợp có neo................................................................................................59
3.4.5. Phƣơng pháp tốn đồ và lập bảng............................................................................61
3.4.6. Phƣơng pháp tình tốn dầm trên nền đàn hồi..........................................................61
3.4.6.1. Dựa theo phƣơng trính vi phân trục võng của dầm..............................................62


3.6.6.2. Mơ hính hố phần tử hữu hạn...............................................................................63
3.4.7. Phƣơng pháp mơ hính hóa hệ kết cấu tƣờng cọc và đất nền thành một khối làm việc
đồng thời............................................................................................................................63
3.4.8. Tình tốn ổn định hệ tƣờng cọc bản BTCT và đất nền...........................................64
3.4.8.1. Kiểm tra lật đối với điểm neo...............................................................................64
2.4.8.2. Kiểm tra ổn định trƣợt phẳng................................................................................65
2.4.8.2. Kiểm tra ổn định trƣợt phẳng................................................................................66
3.5. Nhận xét chƣơng 3......................................................................................................68
CHƢƠNG IV :ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH THỰC TẾ69

4.1. Giới thiệu về cơng trính và địa chất cơng trính...........................................................69
4.2. Điều kiện dịa chất khu vực xây dựng bờ kè................................................................70
4.3. Cơ sở thiết kế..............................................................................................................71
4.4. Phƣơng án: hạ cọc sâu kết hợp đan bê tơng cốt thép.................................................72
4.4.1. Cao trính đỉnh kè......................................................................................................74
...........................................................75
............................................................................................75
4.4.4. Cao trính đáy kè......................................................................................................75
4.4.5. Mực nƣớc thiết kế....................................................................................................75
4.4.6. Tải trọng khai thác...................................................................................................75
4.5. Tình tốn ổn định tƣờng chắn.....................................................................................76
4.5.1. Tình tốn giải tìch tƣờng cọc bê tơng cốt thép không neo.......................................76
4.5.1.1. Áp lực đất chủ động..............................................................................................76
4.5.1.2.. Áp lực đất bị động................................................................................................78
4.5.2. Tình tốn chiều sâu chơn cọc...................................................................................80
4.5.2.1. Chiều sâu chơn cọc đƣợc tình tốn theo cơng thức sau........................................80
4.6. Tình tốn giải tìch tƣờng cọc bản bê tơng cốt thép dự ứng lực có neo.......................80
4.6.1. Tình tốn moment uốn lớn nhất của cọc..................................................................82
4.7. Ứng dụng Plaxis 3D kiểm tra ỏn định tƣờng chắn ....................................................82
4.7.1. Trính tự thi cơng tƣờng chắn [3], [5].......................................................................84
4.7.2. Các thơng số đầu vào trong mơ hính Plaxis [8].......................................................84


4.7.3. Các thông số về đất..................................................................................................85
4.7.4. Các thông số của tƣờng trong đất............................................................................85
4.7.5. Mơ phỏng và phân tìch các giai đoạn thi cơng theo mơ hính Palxis 3D……...................86

4.7.5.1. Trƣờng hợp khơng neo..........................................................................................87
4.7.5.2 Trƣờng hợp có neo.................................................................................................91
7.8. Nhận xét chƣơng 4....................................................................................................102

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………………..103
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………………105


MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng tra góc ma sát ngoài ......................................................................24
Bảng2.2: Hệ số tỉ lệ K theo loại đất...........................................................................26
Bảng 2.3: Các mơ hình vật liệu dùng trong Plaxis....................................................39
Bảng 2.4: Các thơng số mơ hình dùng trong Plaxis..................................................39
Bảng 3.1: Các kích thƣớc của tƣờng theo loại kết cấu..............................................52
Bảng 3.2: Các kích thƣớc của tƣờng theo độ dốc......................................................52
Bảng 3.3: Hệ số an tồn.............................................................................................60
B Bảng 3.4: Vị trí điểm xoay.....................................................................................60
Bảng 4.1: Hố khoan địa chất....................................................................................70
Bảng 4.2: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất...................................................71
Bảng 4.3: Tính tốn các hệ số áp lực ngang của đất theo Morh Coulumn................76
Bảng 4

.....................................................................85

Bảng 4.5: Đặc trƣng vật liệu cọc 350mm mác bê tông 300.....................................86
Bảng 4.6: Đặc trƣng vật liệu dầm chống mác bê tông 300......................................86
Bảng 4.7: Đặc trƣng vật liệu đan BTCT mác bê tông 300.......................................86
Bảng 4.8: Chuyển vị của cọc trƣờng hợp tƣờng không neo ....................................89
Bảng 4.9: Chuyển vị của cọc Trƣờng hợp thay đổi khoảng cách cọc với chiều dài cọc
và độ dày đan không đổi.....................................................................................94
Bảng 4.10: Chuyển vị của đan Trƣờng hợp thay đổi khoảng cách cọc với chiều dài
cọc và độ dày đan không đổi.....................................................................................94
Bảng 4.11: Nội lực dầm Trƣờng hợp thay đổi khoảng cách cọc với chiều dài cọc và
độ dày đan không đổi................................................................................................95

Bảng 4.12: Chuyển vị của cọc Trƣờng hợp thay đổi chiều dày đan, giữ nguyên
khoảng cách và chiều dài cọc ...................................................................................96
Bảng 4.13: Chuyển vị của đan Trƣờng hợp thay đổi chiều dày đan, giữ nguyên
khoảng cách và chiều dài cọc ...................................................................................96
Bảng 4.14: Nội lực dầm Trƣờng hợp thay đổi chiều dày đan, giữ nguyên khoảng cách
và chiều dài cọc ................................................................................................97


Bảng 4.15: Chuyển vị của cọc Trƣờng hợp thay đổi chiều dài cọc, giữ nguyên
khoảng cách cọc và chiều dài đan ............................................................................98
Bảng 4.16: Chuyển vị của đan Trƣờng hợp thay đổi chiều dài cọc, giữ nguyên
khoảng cách cọc và chiều dài đan ..........................................................................100
Bảng 4.17: Nội lực dầm Trƣờng hợp thay đổi chiều dài cọc, giữ nguyên khoảng cách
cọc và chiều dài đan .......................................................................................101


MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ lực tác động lên mái dốc khi có áp lực thủy động.............................5
Hính 1.2. Các dạng mặt cắt ngang của cơng trính bờ kè............................................6
Hính 1.3 : Bảo vệ bề mặt bờ sông bằng tấm BTCT....................................................6
Hính 1.4 : Bảo vệ bề mặt mái dốc bằng thảm cát............................................

...........7

Hính 1.5: Kết cấu kè mái đứng....................................................................................7
Hính 1.6: Kết cấu dạng cừ bản nhựa...........................................................................8
Hính 1.7: Kết cấu tƣờng góc BTCT......................................................................

8

Hính 1.8: Mái sơng bảo vệ bằng thảm đá;...................................................................9
Hính 1.9: Thiết bị thả thảm đá trên sơng

...................................................................9

Hính 1.10: Thi cơng lƣới thảm trên phao nổi...........................................................10
Hính 1.11: Thiết bị thả thảm xuống lịng sơng.........................................................10
Hính 1.12: Bảo vệ bờ bằng thảm bê tơng fs.............................................................10
Hính 1.13: Kè bờ sơng Đồng Nai khu vực Tp Biên Hịa.........................................11
Hính 1.14: Kè bờ sơng Tiền khu vực cống Xn Hịa thành phố Mỹ Tho...............11
Hính 1.15 : Tƣờng chắn trọng lực.............................................................................12
Hính 1.16 : Tƣờng chắn bán trọng lực. …...............................................................12
Hính 1.17 : Hệ thống cọc bản ..................................................................................13
Hình 1.18 : Tƣờng cọc bản và hệ thống neo ............................................................13
Hính 1.19 : Vật liệu địa kỹ thuật gia cố mái dốc ......................................................14
Hính 1.20: Phƣơng án tƣờng chắn cọc đan kết hợp..................................................14
Hính 1.21: Mặt cắt cấu tạo các bộ phận kết cấu bờ kè kiểu neo cọc.........................15
Hính 1.22: Mặt đứng cấu tạo các bộ phận kết cấu bờ kè kiểu neo cọc.....................15
Hính 1.23: Cấu tạo kết cấu bờ kè kiểu neo cọc.........................................................15
Hính 1.24: Cấu tạo các bộ phận kết cấu bờ kè kiểu neo thanh, kiểu neo bản.......... 16
Hính 1.25: Cấu tạo tƣờng cọc khơng neo..................................................................17
Hình 1.26: Tiết diện cọc chữ T..................................................................................18
Hính 2.1: Cân bằng Mohr-Rankine (chủ động) …...................................................21
Hính 2.2: Cân bằng Mohr-Rankine (bị động)...........................................................22
Hính 2.3: Tình tốn áp lực đất chủ động theo Coulomb .........................................23


Hính 2.4: Sơ đồ cọc chịu tải trọng ngang..................................................................27
Hính 2.5: Sơ đồ tình tốn ổn định trƣợt.....................................................................33
Hính 2 .6: Cách xác định tâm trƣợt nguy hiểm.........................................................34

Hính 2.7: Mặt dẻo trong mơ hính Mohr – Coulomb.................................................39
Hính 2.8: Mơ hính mặt dẻo Mohr – Coulomb với ứng suất chình............................40
Hính 2.9: Xác định H50 và t50 theo phƣơng pháp Casagrande................................42
Hính 2.10: Xác định Eo và E50 từ thì nghiệm ba trục thốt nƣớc C-D....................43
Hính 2.11: Xác định Eoed từ thì nghiệm nén cố kết.................................................44
Hính 2.12: Xác định góc giãn nở

trong Mohr Coulomb........................................46

Hính 3.1: Sơ đồ lực tác dụng lên cọc.......................................................................48
Hính 3.2: Tình cọc bằng đồ giải................................................................................50
Hính 3.3: Sơ đồ tình tƣờng cọc bản trong nền sét....................................................54
Hính 3.4: Sơ đồ tình tƣờng cọc bản có neo trong nền sét........................................56
Hính 3.5: Áp lực đất tác dụng lên tƣờng cọc bản bê tơng dự ứng lực......................57
Hính 3.6: Sơ đồ tình tốn moment lớn nhất trong tƣờng cọc bản bê tơng................58
Hính 3.7: Sơ đồ tình tốn chuyển vị đầu cọc.......... ..................................................59
Hính 3.8: Sơ đồ tình tốn tƣờng cọc trƣờng hợp có neo. ....................................... 59
Hính 3.9: Sơ đồ lực tác động lên tƣờng cọc trƣờng hợp có neo.............................. 60
Hính 3.10: Tốn đồ để tím chiều sâu chơn cọc........................................................61
Hính 3.11: Sơ đồ tình tốn coi cọc bản có độ cứng hữu hạn.....................................62
Hính 3.12: Sơ đồ tình tốn ổn định lật tƣờng cọc bản...............................................64
Hình 3.13: Sơ đồ tình tốn ổn định trƣợt phẳng tƣờng cọc bản................................65
Hính 3.14: Sơ đồ tình tốn ổn định trƣợt cung trịn..................................................67
Hính 4.1: Mặt bằng tổng thể......................................................................................69
Hính 4.2: Mặt bằng kè...............................................................................................70
Hính 4.3: Mặt đứng kè...............................................................................................73
Hính 4.4: Mặt cắt điển hính kè khơng neo................................................................73
Hính 4.5: Mặt cắt điển hính kè có neo ......................................................................74
Hình 4.6: Sơ đồ tình tốn moment uốn lớn nhất lên cọc bản bê tơng......................83
Hính 4.7: Cấu tạo tƣờng không neo..........................................................................87

Hính 4.8: Một phân đoạn tƣờng khơng neo...............................................................87
Hính 4.9: Chuyển vị cọc trong tƣờng không neo khi cọc cắm vào tầng đất yếu.......88
Hính 4.10: Chuyển vị một phân đoạn tƣờng khơng neo khi cọc cắm vào tầng đất
yếu.............................................................................................................................88
Hính 4.11: Chuyển vị cọc trong tƣờng không neo khi cọc cắm vào tầng đất cứng..89
Hính 4.12: Chuyển vị một phân đoạn tƣờng khơng neo khi cọc cắm vào tầng đất
cứng.......................................................................................................................... 89
Hính 4.13: Biểu đồ thể hiện chuyển vị ngang của cọc không có neo........................90
Hính 4.14: Biểu đồ thể hiện chuyển vị đứng của cọc có neo....................................90
Hính 4.15: Cấu tạo tƣờng có neo...............................................................................91
Hính 4.16: Một phân đoạn tƣờng có neo trƣờng hợp thi cơng.................................91
Hình 4.17: Một phân đoạn tƣờng có neo trƣờng hợp vận hành................................92
Hính 4.18: Nội lực của tƣờng trƣờng hợp có neo.....................................................92
Hính 4.19: Chuyển vị của cọc trƣờng hợp có neo.....................................................93
Hính 4.20: Nội lực của dầm trƣờng hợp có neo.......................................................93
Hính 4.21: Nội lực của đan trƣờng hợp có neo.........................................................94
Hình 4.22: Biểu đồ thể hiện chuyển vị ngang khi thay đổi khoảng cách của cọc có neo (đơn
vị x10-3).....................................................................................................95
Hính 4.23: Biểu đồ thể hiện lực cắt của đan khi thay đổi khoảng cách cọc..............95
Hính 4.24: Biểu đồ thể hiện mơ ment của đan khi thay đổi khoảng cách cọc..........96
Hính 4.25: Biểu đồ thể hiện chuyển vị ngang của đan khi thay đổi khoảng cách của cọc có
neo (đơn vị x10-3)..........................................................................................97
Hính 4.26: Biểu đồ lực cắt của đan khi thay đổi khoảng cách của cọc có neo..........97
Hính 4.27: Biểu đồ mơ ment của đan khi thay đổi khoảng cách của cọc có neo.....98
Hính 4.28: Biểu đồ thể hiện chuyển vị ngang của cọc có neo (đơn vị x10-3)..........99
Hính 4.29: Biểu đồ thể hiện chuyển vị theo chiều sâu của cọc có neo ....................99
Hính 4.30: Biểu đồ thể hiện lực cắt của đan trƣờng hợp cọc có neo.......................100
Hính 4.31: Biểu đồ thể hiện moment của đan trƣờng hợp cọc có neo....................100

Hính 4.32: Biểu đồ thể hiện lực cắt của dầm trƣờng hợp cọc có neo......................101
Hính 4.33: Biểu đồ thể hiện moment của dầm trƣờng hợp cọc có neo...................101


TĨM TẮT
Thành phố Cà Mau là địa phƣơng có mạng lƣới sơng ngịi và kênh rạch dày
đặc, đứng hàng đầu trong các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu long. Với đặc điểm
sơng rạch chằn chịt, giao thơng thủy đóng vai trị chủ đạo thành phố Cà Mau đƣợc
hính thành tại vị trì hội tụ các tuyến kênh sơng trong khu vực nêu trên. Tuy nhiên
cùng với sự biến động của triều cƣờng, tác động của dòng chảy đã dẫn đến tính hính
sạt lở nghiêm trọng hàng năm tại đây.
Vấn đề cấp thiết đặt ra hiện nay là phải xây dựng các tuyến kè để bảo vệ nhà
cửa và sản xuất của ngƣời dân. Tuy nhiên, nguồn kinh phì để thực hiện cho dự án
này còn nhiều hạn chế và vị trì xây dựng tuyến kè này chủ yếu là ở lịng sơng hẹp
với chiều sâu khơng lớn, khơng thìch hợp để đặt các dạng kè tƣờng trọng lực. Trên
cơ sở lý thuyết tình tốn, phân tìch và lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho dạng
sông đặc trƣng này mang ý nghĩa thiết thực.

ABSTRACT
Ca Mau City's local network of rivers and canals dense, leading province in
the Mekong Delta. Featuring a criss-cross rivers, waterways play a major role in Ca
Mau city is formed at the position convergence river canals in the above areas.
However, along with the fluctuation of tides, currents impact of the situation led to
serious erosion annually here.
Urgent problems posed today is to build embankments to protect homes and
people's production. However, funding for the implementation of this project is
limited and location embankments built mainly in the narrow riverbed with no great
depth, not appropriate to place significant gravity wall. On the basis of theoretical
calculations, analyzing and selecting appropriate structural solutions for specific
types of river carries practical significance.

MỞ ĐẦU
1.Vấn đề thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài:
Thành phố Cà Mau là địa phƣơng có mạng lƣới sơng ngịi và kênh rạch dày
đặc, đứng hàng đầu trong các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long, chiếm gần
7,85% tổng diện tìch tự nhiên của tồn tỉnh.
Giao thơng thủy đóng vai trị chủ đạo gắn liền với sự hính thành và phát triển
của thành phố Cà Mau trong lĩnh vực buôn bán giao thƣơng với các dãy phố ven
sông sầm uất.
Tuy nhiên cùng với sự biến động của triều cƣờng, tác động của dịng chảy,
sóng, tàu ghe,… dẫn đến tính hính sạt lở nghiêm trọng hàng năm tại Cà Mau. Quá
trính sạt lở thƣờng xảy ra vào mùa mƣa hàng năm, do đặc điểm địa chất tầng mặt là
bùn sét ở trạng thái chảy, do đó sau một vài cơn mƣa dầm đầu mùa, nền đất trở nên
bời rời, lực dình của đất giảm xuống đáng kể, đồng thời do tác động của sóng, thủy
triều lên xuống dẫn đến sạt lở bờ sông, làm thiệt hại đến tài sản và đe dọa tình mạng
của cộng đồng dân cƣ sinh sống ven sông rạch.
Theo thống kê mới nhất của Sở NN&PTNT tỉnh Cà Mau, mỗi năm bính quân
các tuyến kênh Cà Mau sạt lở 0,5m, bờ biển lở bính quân 5m trên chiều dài khoảng
254km.
Vấn đề cấp thiết đặt ra hiện nay là phải xây dựng các tuyến kè để bảo vệ nhà
cửa và sản xuất của ngƣời dân. Tuy nhiên, nguồn kinh phì để thực hiện cho dự án
này cịn nhiều hạn chế và vị trì xây dựng tuyến kè này chủ yếu là ở lịng sơng hẹp
với chiều sâu khơng lớn, khơng thìch hợp để đặt các dạng kè tƣờng trọng lực. Chình
ví lý do đó, việc phân tìch và lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho dạng sông đặc
trƣng này là cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu ổn định, chuyển vị của tƣờng chắn dạng cọc đan kết hợp gồm các
mục tiêu sau đây:
- Sự ổn định của cơng trính ở trạng thái tự nhiên và trong điều kiện bất lợi

dƣới sự ảnh hƣởng của dao động mực nƣớc.
- Chuyển vị của tƣờng khi thay đổi chiều dài cọc.


- Chuyển vị của tƣờng khi thay đổi độ dày của đan BTCT.
- Ổn định của tƣờng khi thay đổi chiều dài ngàm vào đất của đan BTCT
- Nội lực phát sinh trong tƣờng khi thay đổi khoảng cách bố trì cọc
- Kiểm tra ổn định và lựa chọn giải kết cấu tƣờng chắn hợp lý
3. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Tổng hợp và phân tìch kết quả nghiên cứu lý thuyết liên quan đến vấn đề đề
cập.
- Thu thập các tài liệu về điều kiện thi công thực tế, các số liệu trong hồ sơ
khảo sát địa chất cơng trính ở khu vực.
- Trên cơ sở tổng hợp các phƣơng pháp tình tốn, thiết lập bài tốn và dùng
phần mềm Plaxis, Geo-slope để kiểm tra và so sánh với kết quả giải tìch.
- Dựa trên kết quả đề ra các kiến nghị về giải pháp thi công hợp lý và hiệu quả.
4. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài:
Xác định chiều dài và khoảng cách hợp lý của cọc đan kết hợp trong ổn định
công trính ven sơng nhằm giải quyết những vấn đề mất ổn định của bờ sông bằng
giải pháp hợp lý mang lại lợi ìch về kinh tế, đảm bảo an tồn cho dân sinh.

mang lại hiệu quả kinh tế cao.
5. Giới hạn của đề tài:
Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên đề tài có một số hạn chế sau :
+ Chỉ mới tình tốn và mơ phỏng cho đoạn có lịng sơng hẹp ở vùng đặc
trƣng thành phố Cà Mau.
+ Chƣa xét ảnh hƣởng của tải trọng động của dòng chảy lên cơng trính.


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ VÀ

GIẢI PHÁP TƢỜNG CHẮN CHO LÕNG SÔNG HẸP

1.1. Tổng quan về nguyên nhân gây sạt lở

. Khi sạt lở xảy ra thƣờng có nhiều hơn một nguyên nhân.
Theo [1], có năm nguyên nhân gây trƣợt lở :
- Tăng cao độ dốc của sƣờn, của mái dốc khi cắt xén, khai đào hoặc
xói lở khi thi cơng mái q dốc.
- Làm giảm độ bền của đất đá do biến đổi trạng thái vật lý khi tẩm
ƣớt, trƣơng nở, giảm độ chặt, phong hóa, phá hủy kết cấu tự nhiên …hoặc do
phát triển các hiện tƣợng từ biến trong đất đá.
- Tác động của áp lực thủy tĩnh và thủy động lên đất đá, gây nên biến
dạng thấm ( xói ngầm, chảy trôi, biến thành trạng thái cát chảy…)
- Biến đổi trạng tháo ứng suất của đất đá ở trong đới hính thành sƣờn
dốc và thi cơng mái dốc
- Tác động bên ngoài : chất tải trên sƣờn dốc, mái dốc, kể cả những
khu kế cận của đỉnh dốc, dao động địa chấn và vi địa chấn…

Cơ chế gây sạt lở và các yếu tố gây ảnh hƣởng
Hiện tƣợng sạt lở xảy ra ở rất nhiều nơi trên thế giới và Việt Nam. Đặc biệt ở
những cơng trính nằm trên mái dốc, cơng trính chạy dọc theo các hệ sống sơng rạch.
1.2.1. Cơ chế sạt lở
Cơ chế sạt lở đất rất phức tạp. Sạt lở đất đƣợc giải thìch là sự mất cân bằng
giữa thành phần kháng trƣợt và thành phần gây trƣợt. Khi mái dốc ổn định sự cân
bằng này đƣợc duy trí. Tuy nhiên, trong một trƣờng hợp nào đó, điều kiện cân bằng
này khơng cịn tồn tại. Sự phá vỡ cân bằng có thể do giảm thành phần kháng trƣợt
hoặc tăng thành phần gây trƣợt hoặc cả hai.


Cơ chế mất ổn định tổng thể của cơng trính trên đất yếu và đất sét thƣờng

xuất hiện dƣới dạng khối trƣợt cung tròn, trƣợt ngang hoặc nếu nền quá yếu có thể
bị phá hoại trực tiếp có hiện tƣợng lún chím .. [2].

1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng
1.2.2.1 . Ảnh hƣởng của yếu tố dòng chảy
Vào mùa lũ lƣu lƣợng, lƣu tốc dòng chảy lớn lại trùng vào mùa gió có triều
cƣờng gây ra sóng lớn tác động vào bờ. Dòng chảy chịu ảnh hƣởng của thủy triều,
nhất là khi triều rút, sự thoát nƣớc nhanh tạo ra lƣu tốc lớn.

1.2.2.2.Ảnh hƣởng của vật liệu dòng chảy
Kết cấu trầm tìch ven bờ yếu, kém chặt sìt do chƣa qua q trính nén chặt tự
nhiên, đất ln bị bão hịa nƣớc, độ gắn kết thấp dễ bị dòng chảy làm xói mịn gây
sạt lở.

1.2.2.3.Tƣơng tác giữa dịng chảy – lịng dẫn và q
trình xói lở
Q trính phát triển của xói lở hoặc bồi là sự tƣơng tác liên tục của dịng
chảy đối với lịng dẫn. Dịng chảy có lƣu tốc (cục bộ) cao hơn khả năng kháng xói
của lịng dẫn tất yếu gây xói lịng dẫn. Biến đổi của lịng dẫn lại tạo nên những thay
đổi về cấu trúc của dòng chảy.
Tác động của áp lực thủy tĩnh: Vào các thời kỳ mùa lũ hoặc khi triều dâng,
phần đất đá ngập nƣớc nằm trong trạng thái bị đẩy nổi và trọng lƣợng của nó khơng
đủ để giữ n các khối đất đá nằm ở phìa trên. Đất đá ở phìa trên gần nhƣ mất điểm
tựa bắt đầu dịch chuyển và làm cho phần đất đá trong trạng thái bị đẩy nổi bên dƣới
bị trƣợt. Ngoài ra, đất đá ở trạng thái đẩy nổi cũng làm giảm ứng suất pháp có hiệu
ở tại mặt trƣợt đã xác định hoặc đang dự đốn, do đó sức chống cắt của đất đá giảm
xuống và có thể phát sinh trƣợt.
Tác động của áp lực nƣớc thủy động: Nƣớc mƣa, nƣớc mặt ngấm xuống đất
theo các lỗ hổng, khoảng trống có trong đất đá và tạo ra dịng thấm lƣu thơng trong

đất đá. Sự vận động thấm của nƣớc dƣới đất gây ra áp lực thủy động có ảnh hƣởng
đến sự biến đổi trạng thái ứng suất của đất đá cấu tạo bờ và gây ra biến dạng thấm.

Hình 1.1 : Sơ đồ lực tác động lên mái dốc khi có áp lực thủy động
Từ sơ đồ trên cho thấy áp lực thủy động hƣớng theo phƣơng dịng thấm và có
giá trị càng lớn khi độ thấm nƣớc của đất đá càng bé. Trong những thời gian biến
đổi đột ngột gradien áp lực, áp lực thủy động sẽ tác động vào đất đá ở bờ và gây
trƣợt lở bờ.
1.3.Đặc điểm các cơng trình bảo vệ bờ
Cơng trính bờ kè là một trong những phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để
bảo vệ các cơng trính ven sơng phổ biến khá nhiều nƣớc. Tuy nhiên hiệu quả của bờ
kè trong việc chống sạt lở tại những khu vực có khả năng sạt lở cao ở khu vực Cà
Mau cần bổ sung, bởi ví một số cơng trính đã và đang thi cơng đã gặp sự cố và gây
thiệt hại lớn về ngƣời và tài sản. Trong tình tốn bờ kè ven sơng, ổn định cơng trính
bờ kè là vấn đề quan trọng hàng đầu cần phải xét.
1.3.1. Các dạng mặt cắt ngang của cơng trình bờ kè
Trong thực tế xây dựng cơng trính bờ kè , thƣờng gặp các dạng mặt cắt
ngang của địa hính nhƣ sau (hính 1-1) :


Bờ kè dạng thẳng đứng (a): khối lƣợng xây lắp lớn nhƣng tiện lợi khi

sử dụng, đặc biệt ở những nơi có lịng sơng sâu. Loại này đƣợc sử dụng rộng rãi
đặc biệt ở những nơi có nhiều tàu thuyền qua lại và chiếm diện tìch khơng
đáng kể.


Bờ kè nghiêng (b) : đơn giản và rẻ tiền nhƣng không thuận tiện cho

việc khai thác và sử dụng. Loại kè này chủ yếu dung bảo vệ bờ.




Bờ kè hỗn hợp nửa nghiêng nửa đứng (c) và (d) : đƣợc sử dụng ở

những nơi có mực nƣớc thấp hoặc mực nƣớc cao kéo dài trong năm.

Hình 1.2: Các dạng mặt cắt ngang của cơng trình bờ kè

1.3.2 .Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ:
Mục đìch của cơng trính bảo vệ bờ là tạo sự bảo vệ bề mặt mái dốc để
ngăn chặn thấm do mƣa lớn để cho mái dốc có thể đƣợc khơ ráo, chống xói do
tác động của sóng, dịng chảy, tăng ổn định chống trƣợt của mái dốc có cơng
trính bên trên. Những phƣơng pháp bảo vệ bề mặt mái dốc chẳng hạn nhƣ trồng
cỏ, đá hộc đổ rối, đá hộc lát khan, đá hộc xây, thảm rọ đá và các tấm bê tông đúc
sẵn …


Hình 1.3 : Bảo vệ bề mặt bờ sơng bằng tấm BTCT.

Hình 1.4 : Bảo vệ bề mặt mái dốc bằng thảm cát.
1.4.Giới thiệu hình thức và các giải pháp kết cấu xây dựng cơng trình
1.4.1. Phương án cho kết cấu đỉnh kè và thân kè