Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền công trình bờ kè ven sông trên đất yếu vùng ngoại thành tp hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
----------------------  -----------------------

HỒ VĂN HIẾN

Đề tài:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG
TRÌNH BỜ KÈ VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU VÙNG NGOẠI
THÀNH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Mã số : 31.10.02.


LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH THAÙNG 03/ 2003


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
----------------------  -----------------------

HỒ VĂN HIẾN

Đề tài:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG
TRÌNH BỜ KÈ VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU VÙNG NGOẠI

THÀNH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
Mã số : 31.10.02.


LUẬN VĂN THẠC SĨ
(PHỤ LỤC LUẬN VĂN)

TP. HỒ CHÍ MINH THÁNG 03/ 2003


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Người hướng dẫn khoa học
Giáo sư – Tiến só khoa học : LÊ BÁ LƯƠNG

Người chấm nhận xét 1:
Giáo sư – Tiến só khoa học : NGUYỄN VĂN THƠ

Người chấm nhận xét 2:
Tiến só : CAO VĂN TRIỆU

Luận án thạc só này được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN ÁN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày ………………tháng……………năm 2003

Có thể tham khảo luận án tại thư viện Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc

Gia TP. Hồ Chí Minh


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
------o0o------

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HỒ VĂN HIẾN
Phái:
Nam
Ngày tháng năm sinh: 20/03/1974
Nơi sinh:
Hải Hưng
Chuyên ngành:
Công Trình Trên Đất yếu
Mã số ngành: 31.10.02
Khóa: K2000
I-TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ BỜ KÈ VEN SÔNG
TRÊN ĐẤT YẾU VÙNG NGOẠI THÀNH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Nhiệm vụ:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ BỜ KÈ VEN SÔNG
TRÊN ĐẤT YẾU VÙNG NGOẠI THÀNH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
2. Nội dung:

PHẦN 1: TỔNG QUAN
Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước khi nghiên cứu ổn định và biến
dạng của công trình bờ bờ kè trên đất yếu ở khu vực ngoại thành Thành phố Hồ Chí Minh
PHẦN 2: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu qúa trình thành tạo đất ở khu vực Thành phố Hồ Chí Minh
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo của bờ bờ kè ven các dòng sông vùng ngoại thành Thành
phố Hồ Chí Minh
Chương 4: Nghiên cứu các giải pháp tính toán ổn định và biến dạng của bờ bờ kè ven các dòng sông
vùng ngoại thành Thành phố Hồ Chí Minh
Chương 5: Ứng dụng Kếtqủa nghiên cứu để chọn cấu tạo và tính toán cho một công trình bờ bờ kè cụ
thể ven sông vùng ngoại thành Thành phố Hồ Chí Minh
PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 6: Các nhận xét , kết luận và kiến nghị về Kếtqủa nghiên cứu
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
VI- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:
GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ
VII- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2:
TS. CAO VĂN TRIỆU
Cán bộ hướng dẫn
Cán bộ phản biện1
Cán bộ phản biện 2

GS.TSKH Lê Bá Lương
GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ
TS. Cao Văn Triệu
Nội dung đề cương luận án cao học đã được thông qua hội đồng chuyên ngành
Ngày 03 tháng 06 năm 2002

TRƯỞNG PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
CHỦ NHIỆM NGÀNH

GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo Trường Đại Học
Bách Khoa ,đặc biệt các thầy cô ngành Công Trình Trên Đất Yếu đã
cung cấp những kiến thức và những kinh nghiệm thực tiễn qúy giá ,
giúp em có được một khối lượng kiến thức lớn hơn và tạo cho em những
nền tảng ban đầu để em làm quen với việc nghiên cứu khoa học cũng
như trong công tác thực tế của Em sau này.
Đặc biệt em biết ơn thật nhiều thầy:
Giáo sư – Tiến só khoa học LÊ BÁ LƯƠNG đã tận tâm
hướng dẫn giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian em thực
hiện luận án này.
Em xin chân thành cám ơn thầy thầy cô, lành đạo phòng Quản

Lý Khoa Học – Sau Đại Học đã giúp đỡ Em hoàn thành luận án này.
Tôi xin chân thành cám ơn các bạn học đồng khóa đã chia sẻ kiến
thức động viên ủng hộ tôi trong thời gian học tập cũng như trong thời
gian thực hiện luận án.
Tôi rất biết ơn ban Giám đốc cũng như các Anh Chị đồng nghiệp
trong công ty Tư Vấn Thiết Kế &ø Đầu Tư Xây Dựng TRUNG MỸ đã
tạo điều kiện về thời gian cho tôi và giúp đỡ chia sẽ công việc cho tôi
trong suốt thời gian tôi đi học.
Tôi cũng vô cùng biết ơn tới sự giúp đỡ, thăm hỏi từ gia đình và
các bạn trong suốt hời gian tôi học và thực hiện luận án.

MỤC LỤC
Cơ sở lý thuyết phần mềm SLOPE\W
Bài toán kiểm tra ổn định của mái dốc
1. Số liệu đầu vào của bài toán ổn định của mái dốc
2. Kết qủa tính toán của bài toán ổn định mái dốc

Trang
2

20
21

Bài toán kiểm tra ổn định của bờ bờ kè là tường cọc bản chiều sâu 9 m
1. Số liệu đầu vào của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 9 m
2. Kết qủa tính toán của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 9 m
Bài toán kiểm tra ổn định của bờ bờ kè là tường cọc bản
chiều sâu 9 m và 2 neo BTCT
1. Số liệu đầu vào của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 9 m và 2 neo BTCT
2. Kết qủa tính toán của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 9 m và 2 neo BTCT

44
45

57
62

Bài toán kiểm tra ổn định của bờ bờ kè là tường cọc bản chiều sâu 11
m
1. Số liệu đầu vào của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 11 m
68
2. Kết qủa tính toán của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 11 m
72
Bài toán kiểm tra ổn định của bờ bờ kè là tường cọc bản
chiều sâu 11 m và 2 neo BTCT
1. Số liệu đầu vào của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 11 m và 2 neo BTCT
2. Kết qủa tính toán của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 11 m và 2 neo BTCT

80
84

Bài toán kiểm tra ổn định của bờ bờ kè là tường cọc bản chiều sâu 12 m


1. Số liệu đầu vào của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 12 m
2. Kết qủa tính toán của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 12 m
Bài toán kiểm tra ổn định của bờ bờ kè là tường cọc bản
chiều sâu 12 m và 2 neo BTCT
1. Số liệu đầu vào của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 12 m và 2 neo BTCT

2. Kết qủa tính toán của bài toán ổn định bờ kè là
tường cọc bản chiều sâu 12 m và 2 neo BTCT
Nội lực và biến dạng của hệ bờ kè là tường cọc bản
chiều sâu 12 m và 2 neo BTCT
1. Các dữ liệu đầu vào của hệ bờ kè là tường cọc bản
chiều sâu 12 m và 2 neo BTCT
2. Kết qủa chuyển vị và biến dạng
3.Kết qủa nội lực của hệ bờ kè là t`ường cọc bản
chiều sâu 12 m vaø 2 neo BTCT

114
119

135
140

169
169
172
175


TÓM TẮT LUẬN ÁN
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH
BỜ KÈ VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU VÙNG NGOẠI THÀNH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Với sự phát triển kính tế lên tục ở thành phố Hồ Chí Minh, cùng với
việc gia tăng dân số và các phương tiện giao thông. Nên đã có rất nhiều các
công trình nhà hàng, khách sạn, cầu đường …, được xây dựng ven các dòng

sông khu vực thành phố Hồ Chí Minh. Để giữ ổn định cho các công trình xây
dựng ven sông thì chúng ta phải xây dựng bờ kè để bảo vệ. Do thực tế cần
phải xây dựng nhiều bờ kè để bảo vệ ổ định cho công trình cũng như sự an
toàn của người khi làm việc và sinh sống trong các công trình ven sông. Hiện
tại có rất ít tài liệu nói về việc tính toán ổn định, biến dạng và nội lực trong
bờ kè. Do vậy tác giả thực hiện đề tài với mong muốn hệ thống lại các
phương pháp tính ổn định, biến dạng và nội lực và sau đó phân tích nhằm tìm
ra giải pháp tính toán ổn định, biến dạng và nội lực trong bờ kè, cuối cùng là
tìm ra giải pháp đơn giản và tương đối chính xác trong tính toán ổn định và
biến dạng các công trình bờ kè xây dựng ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
Nội dung đề tài có thể tóm tắt ờ một số điểm chính sau đây:
 Trình bày các hiện tượng, sự số sạt lở của mái dốc và các công
trình xây dựng ven sông thành phố Hồ Chí Minh.
 Hệ thống lại các các tính chất của đất yếu ở ven sông khu vực
thành phố Hồ Chí Minh.
 Trình bày các dạng cấu tạo của bờ kè, công dụng và phạm vi
ứng dụng của từng loại.
 Nghiên cứu tính toán ổn định, biến dạng và nội lực trong công
trình bờ kè, từ đó tìm ra giải pháp phù hợp với việc tính toán bờ
kè ven sông khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
 p dụng các giải pháp tính toán ổn định, biến dạng và nội lực
cũng như các giải pháp cấu tạo, một trình tự tính toán được thực
hiện cho một công trình thực tế để tìm ra giải pháp cấu tạo phù
hợp, và giải pháp này đáp ứng được các yêu cầu về ổn định và
độ bền.

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 5


THESIS IN SUMMARY
Thesis’s name: Research and appreciation on stability of river embankment
on the soft soil in outskirts of Ho Chi Minh city.
With the development of economic continiuosly of Ho Chi Minh city and the
increasing of population an vehicle. So many restaurants, hotels, bridges and
roads are built nearby river banks of Ho Chi Minh area. To keep stability for
the contructions are located nearby river , we have to build embankment.
Inpratice the demand of building many embankments to protect stability and
safety of people who live and work on these contructions. There are few
researchs obout caculating of stability and setlement of embankment. So that
i would like to systermatized the methods to caculatestability, setlement and
then seek the simple and relatively exact measures suitable to Vietnam’s
condition for appreciating on stability of river embankment on the soft soil
which aim to be able to apply in reality to small and medium works along
rivers.
Here are some main points of the thesis:
 Expounding some events and break –down of the slope and
contruction are located nearby river.
 Systemazed characteristies of solf soil nearby river in Ho Chi
Minh city.
 Expounding the composition of the river embankment on sofl soil
nearby river in Ho Chi Minh city.
 Research on the stable and settlement calculating measures of
river embankment on the soft soil in outskirts of Ho Chi Minh
city and finding the suitable solution for calculating river
embankment on the soft soil in outskirts of Ho Chi Minh city.
 Using the researching result to select the compotion and

caculation to the river embankment on the soft soil in outskirts of
Ho Chi Minh
 And the end are some conclusion and petition

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 6


MỤC LỤC
Chương 1:
Trang
Tổng quan tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước khi nghiên cứu
ổn định và biến dạng của công trình bờ kè trên đất yếu ở khu vực
ngoại thành Thành phố Hồ Chí Minh ................................................. 11
1.1/ Một số kết qủa đã có về vấn đề nghiên cứu ổn định và biến dạng
của công trình bờ kè ven sông trên vùng đất yếu ngoại thành thành
Hồ Chí Minh................................................................................................. 11
1.1.1 Một số các hiện tượng và sự cố của vùng đất ven sông ................... 11
1.1.2 Một số các kết qủa nghiên cứu áp lực đất ........................................ 14
1.1.2.1 Thuyết áp lực đất của Coulomb ........................................................ 14
1.1.2.1.a Các giả thiết và sơ đồ của thuyết áp lực đất Coulomb ......... 14
1.1.2.1.b Nguyên lý tính toán ............................................................... 16
1.1.2.1.c Các phương pháp tính toán áp lực đất chủ động theo lý của
Coulomb......................................................................................................... 17
1.1.2.2 Xu hướng tính toán áp lực đất lên tường có xét tới độ cứng của
tường .............................................................................................................. 19
1.1.3 Các kết qủa nghiên cứu về biến dạng ............................................... 22

1.1.3.1 Biến dạng nền đất ................................................................... 23
1.1.3.1.a Thí nghiệm nén đất tại hiện trường ...................................... 23
1.1.3.1.b Thí nghiệm nén không nờ hông (Oedometer) ........................ 24
1.1.3.1.c Thí nghiệm xuyên kế tónh ...................................................... 26
1.1.3.1.d Thí nghiệm xuyên kế động .................................................... 26
1.1.3.1.e Các công thứ tính toán độ lún theo thí nghiệm ..................... 27
1.1.3.2 Biến dạng lún của nền đất dưới móng công trình .................. 27
1.1.3.2.a Các mô hình tính toán........................................................... 27
1.1.3.2.b Các phương pháp tính toán độ lún ổn định toàn bộ.............. 29
1.1.3.2.c Tính toán độ lún theo thời gian ............................................. 30
1.1.3.3 Chuyển dịch ngang củ nền đất dùi móng công trình ........... 30
1.1.4 Yêu cầu tính toán nền đất có mái dốc ............................................... 32
1.1.4.1 Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất ............................ 32
1.1.4.2 Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai .............................. 33
1.2/ Xác lập mục đích nghiên cứu .............................................................. 33
1.2.1 Nhận định chung............................................................................... 33
1.2.2 Mục đích nghiên cứu ........................................................................ 34

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 7


Chương 2: Nghiên cứu qúa trình thành tạo và các đặc điểm cơ bản của đất
yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh ............................................................ 35
2.1 Lịch sử phát triển địa tầng ................................................................... 35
2.2 Khái quát diều kiện địa chất công trình khu vực thành phố ........... 35
Hồ Chí Minh

2.3 Các đặc điểm cơ bản đất yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh ....... 37
2.3.1 Đặc điểm chung của đất yếu............................................................. 37
2.3.2 Đặc điểm của đất sét mềm ven sông ................................................ 38
2.3.2.1 Thành phần hạt khoáng .......................................................... 38
2.3.2.2 Độ bền kết cấu và lực dính kết cấu trúc ................................. 38
2.3.2.3 Biến dạng ................................................................................ 39
2.3.2.4 Nước trong đất ......................................................................... 39
2.3.2..5 Hiện tượng hấp thụ................................................................. 40
2.3.2..6 Gradien thuỷ lực ban đầu ...................................................... 40
2.3.2.7 Tính dẻo .................................................................................. 40
2.3.2.8 Sức chống cắt của đất ............................................................. 41
2.3.2.9 Tính lưu biến của đất .............................................................. 41
2..3.3 Tính chất hóa học của nước trong đất ven sông .............................. 42
2.4 Một số mặt cắt địa chất và hình trụ hố khoan vùng ven .................. 45
các sông và kên vùng ngoại thành thành phố Hồ Chí Minh
Chương 3:
Nghiên cứu giải pháp cấu tạo của bờ kè ven các dòng sông vùng ngoại
thành Thành phố Hồ Chí Minh ..................................................................... 53
3.1 Phân loại bờ kè ...................................................................................... 53
3.2 Các phương pháp thi công công trình bờ kè ....................................... 60
3.3 Chọn cấu tạo bờ kè cho một công trình cụ thể .................................. 61
Chương 4:
Nghiên cứu các giải pháp tính toán ổn định và biến dạng của bờ kè ven
các dòng sông vùng ngoại thành Thành phố Hồ Chí Minh .......................... 64
4.1 Ổn định mái dốc ..................................................................................... 64
4.1.1 Ổn định của mái dốc đất đắp ........................................................... 64
4.1.1.a Đối với đất cát (  0, c = 0 )
4.1.1.b Đối với đất dính ( = 0, c  0 )
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 8


4.1.2 Tính toán ổ định của nền đất yếu ven sông ..................................... 67
4.1.2.a Nội dung phương pháp ........................................................... 68
4.1.2.b Kiểm tra ổn định mái dốc với mặt trượt phẳng ...................... 69
4.2 n định bờ kè ......................................................................................... 93
4.2.1 Tính toán ổn định bờ kè .................................................................... 93
4.2.2 Tính toán ổ định bờ kè với sự hỗ trợ của máy tính ........................... 95
4.3 Biến dạng bờ kè
4.3.1 Tính toán biến dạng của nền đất yếu ven sông
4.3.1.1 Tính toán độ lún trong giai đoạn cố kết thứ nhất ................. 99
4.3.1.1.a Xác định độ lún Sđ do biến dạng nén chặt
theo phương đứng ............................................................... 100
4.3.1.1.b Xác định độ lún Sđ theo thời gian (giai đoạn cố kết thứ
nhất) .................................................................................................. 103
4.3.1.1.c Xác định độ lún sng do cố kết theo phương ngang ..... 105
4.3.1.2 Biến dạng từ biến trong giai đoạn cố kết thứ hai ................. 107
4.3.1.2.a Tính toán từ biến theo lý thuyết cố kết thâm .......... 107
4.3.1.2.b Tính toán từ biến theo lý thuyết cố theo độ ẩm độ
chặt .......................................................................................... 109
4.3.1.2.c Tính toán từ biến ổn định khi trượt của nền đất yếu ven
sông ................................................................................................... 112
4.4 Nội lực trong bờ kè .............................................................................. 114
4.4.1 Giải bờ kè là tường cọc bản như một dầm tuyệt đối cứng quay quanh
một điểm 0 .................................................................................................. 115
4.4.2 Giải bờ kè là tường cọc bản với một đầu ngàm trong đất đầu còn lại
có thể tự do hoặc ngàm trong đất ............................................................... 118

4.4.2.a Phương pháp giải tích ............................................................ 118
4.4.2.b Phương pháp đồ giải.............................................................. 119
4.4.3 Giải tường cọc bản bằng phương pháp phần tử hữu hạn ......... 128
4.4.4 Giải tường cọc bản theo phương pháp hệ số nền............................ 128
Chương 5:
Ứng dụng các kết qủa nghiên cứu chọn cấu tạo và tính toán cho
một công trình bờ kè cụ thể ven sông vùng ngoại thành Thành phố Hồ
Chí Minh...................................................................................................... 138
5.1 Các đặc điểm, yêu cầu và nguyên nhân xảy ra sự cố của công
trình ............................................................................................................ 138
5.2 Điều kiện địa chất thuỷ văn công trình ............................................. 139
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 9


5.3 Cấu tạo bờ kè ....................................................................................... 140
5.4 Các kết qủa tính toán ổn định và phương án lựa chọn .................... 141
5.4.1 Kiểm tra ổn định ............................................................................. 141
5.4.2 Phương án lựa chọn ......................................................................... 151
5.5 Tính toán nội lực trong bờ kè ............................................................. 153
5.5.1 Xác định hệ số nền.......................................................................... 153
5.5.2 Xác định tải trọng ............................................................................ 155
5.5.3 Các kết qủa nội lực trong bờ kè ...................................................... 156
Chương 6:
Các nhận xét , kết luận và kiến nghị các kết qủa nghiên cứu . . . . 159

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 10


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở TRONG VÀ NGOÀI
NƯỚC KHI NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG
TRÌNH BỜ KÈ TRÊN ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC NGOẠI THÀNH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
1.1/ - MỘT SỐ KẾT QỦA ĐÃ VÀ ĐANG CÓ VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN
CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ KÈ VEN
SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU VÙNG NGOẠI THÀNH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH:
1.1.1/ - MỘT SỐ CÁC HIỆN TƯNG, SỰ CỐ:
Theo số liệu ước tính của Khu Đường Sông TP.HCM thì mỗi năm có
khoảng 50.000m2 đất bị sạt lở xói mòn. Nghiêm trọng nhất là khu vực cù lao
Long Phước quận 9, trên 30.000m2 đã bị xói lở, khu vực bờ sông Vàm Thuật
quận 12 , TP.HCM hàng năm bị sạt lở khoảng 6.000 m2 đất ; khu vực nhà thờ
Fatima dọc sông Sài Gòn Thủ Đức mỗi năm cũng bị sạt lở trên 2.000 m2 đất;
sông Lòng Tàu Cần Giờ cũng mất trên 10.000 m2 đất mặt mỗi năm. Gần đây
toàn bộ 5.000 tấn than, một căn nhà và 600 m2 đất của công ty Than Miền
Nam cũng chìm xuống trong dòng sông; quán cháo vịt Thanh Đa rộng trên
300 m2 cũng bị cuốn đi chỉ trong một đêm. Cầu Kiệu ở quận Bình Thạnh
cũng bị sạt lở phần đất gần mố cầu.
Theo số liệu thống kê của Sở Nông Nghiệp & Phát Triển nông Thôn
TP.HCM một số khu vực ở TP.HCM có nguy cơ tiếp tục sạt lở:
Bờ trái mố cầu Bình Phước (thượng và hạ lưu nhà máy đay India
Gandhi) dài 250 m đang bị sạt lở trung bình 2.2 m/năm.

Ngã ba sông Sài Gòn rạch Cầu Cống - rạch Cầu Bần dài 200m , sạt lở
0.8 m/năm .
Khu vực nhà thờ Fatima bị sạt lở 300 m2 , hiện tại đang có những vết
nứt lớn, dài và sâu cho thấy nguy cơ tiếp tục bị sạt lở trong một thời gian rất
gần .

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 11


PHẦN ĐẤT SẠT LỞ Ở GẦN MỐ CẦU KIỆU ( SẠT LỞ 06/2002)

PHẦN ĐẤT SẠT LỞ CÓ BỀ RỘNG KHOẢNG 7 m ( NHÀ THỜ FATIMA)

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SÓ

Trang: 12


NHỮNG VẾT NỨT VẪN XUẤT HIỆN PHẦN ĐẤT GẦN BỜ SÔNG CỦA NHÀ THỜ
FATIMA

XÓI LỞ TẠI SỐ 691D, PHƯỜNG 27, BÌNH THẠNH
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 13


Một đoạn cách chân cầu Bình Triệu khoảng 80 m phía hạ lưu trung
bình mỗi năm bị sạt lở khoảng 0.7m .
Ngã ba rạch Đào – rạch Chiếc một đoạn dài 150m sạt lở 1.5m/năm.
Khu vực Bình Thạnh riêng trong năm 2001 đã xảy ra bốn vụ sạt lở,
làm sập 4 căn nhà , một quán ăn, nứt lún hư hỏng một kho tang vật và cuốn
trôi 5.000 tấn than .
1.1.2/ - MỘT SỐ KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VỀ ÁP LỰC ĐẤT:
Ngoài tải trọng đứng do bản thân bờ kè, thì còn thành phần tải trọng
ngoài và tải trọng đất sẽ tác dụng lên bờ kè những áp lực, việc xác định áp
lực đất và tải trọng ngoài tác dụng lên bờ kè là một vấn đề khá khó khăn, mà
để tính toán ổn định và nội lực trong bờ kè thì cần phải xác định áp lực đất
lên bờ kè vì vậy trong đề tài cũng sẽ trình bày các phương pháp xác định áp
lực đất lên bờ kè
1.1.2.1/ - THUYẾT ÁP LỰC ĐẤT COULOMB:

90


E

90°

°

G



1.1.2.1.a/ -Thuyết áp lực đất Coulomb dựa trên các giả thiết cơ bản và sơ đồ :
+ Trạng thái giới hạn của tường chắn cứng và khối đất đắp sau lưng tường
được xác định bằng sự chuyển dịch ( trượt hoặc lệch) đủ gây cho khối đất sau
lưng tường có xu thế tách ra :

E


G

R



U


R

Hình 1 .1: Sơ đồ các lực tác dụng lên khối trượt và tam giác lực
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 14

và trượt theo một mặt trượt phẳng nào đó. Mặt lưng tường cũng là một mặt
trượt ( quy ước gọi là mặt trượt thứ hai)
+ Khối đất trượt xem như một khối rắn tuyệt đối được giới hạn bằng hai mặt
trượt phát sinh trong khối đất đắp và mặt trượt lưng tường.
+ Trị số áp lực đất chủ động lên tường chắn được xác định tương ứng với lực
đẩy của khối đất trượt lên tường chắn ứng với trạng thái cân bằng giới hạn
của nó trên hai mặt trượt ( trị số áp lực đất bị động được xác định tương ứ ng
với lực chống của khối đất trượt lên tường).
Giả thiết này cho phép ta thừa nhận:
- Các phản lực của tường và của đất ( phân nguyên) lên khối đất trượt lệch
với phương pháp tuyến của mặt trượt một góc bằng góc ma sát ngoài 0 (
giữa lưng tường với khối đất trượt ) hoặc bằng góc ma sát trong  ( giữa
đất nguyên với khối đất trượt).
- Đa giác lực khép kín
Trước dây Coulomb không xét đến lực dính của đất đắp và như vậy trong sơ
đồ lực có ba lực G, R và Q. Về sau , lực dính của đất đắp đã được xét đến .
+ giả thiết thứ tư về lực dính:
Lực dính của đất đắp được xem như tác dụng theo phương của mặt trượt và
phân bố dều trên mặt trượt.



T
To
G

E

°

90°

90

U

9 0°

T

To

R

G

R

E

L







Hình 1 .2: Sơ đồ các lực tác dụng lên khối trượt và tam giác lực cho trường hợp đất dính
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 15


Như vậy ảnh hưởng của tính dính của đất được xét đến qua hai lực tác
dụng lên hai mặt trượt
- T= c.L
- T0 = c0.L0
Trong đó :
c – lực dính đơn vị của đất đắp
c0 – lực dính đơn vị của đất
L – chiều dài của mặt trượt thứ nhất
L0 – chiều dài mặt trượt thứ hai
Trong trøng hợp đất đắp là loại đất dính , sơ đồ lực gồm 5 lực G, R, T,T0, E.
1.1.2.1.b/ - Nguyên lý tính toán:
+ Đối với đất rời:
Từ sơ đồ bên , chiếu các lực tác dụng vào khối đất trượt lên trục U vuông góc
với R :
U = -G sin(0 - ) + Esin(+0 - ) = 0
Suy ra : Công thức (1-1)
E G

sin( 0   )
(1-1)
sin(   0   )

Trong đó:
0 – góc giữa mặt nằm ngang với mặt trượt giả định

 = 900 -- 
 - góc giữa lưng tường với mặt thẳng đứng
+ Đối với đất dính:
U = -G sin(0 - ) + Esin(+0 - ) +T0sin(0 -  - ) + Tcos = 0
Suy ra : công thức (1-2)
E

G sin( 0   )  T cos   T0 sin(   0   )
(1-2)
sin(   0   )

Chiếu đa giác lực lên trục vuông góc với E sẽ xác định được biểu đồ R:
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 16


Công thức (1-3)
R

G sin   T cos(   0 )  T0 sin(   )
(1-3 )
sin(   0   )

Trong phương trình (1-2) các ẩn số là E, và góc 0 . Coulomb đã dùng nguyên
lý cực trị để đưa thêm một phương trình nữa nên ta có hệ phng trình:
Công thức :
dE

0
d 0

(1-4)

Từ hệ phương trình trên ta giải ra được các giá trị E và góc 0 , nhưng
không phải khi nào ta cũng dễ dàng giải ra được hệ phương trình trên sau
đây ta tìm hiểu một số phương pháp giải hệ phương trình trên
1.1.2.1.c/ - Các phương pháp tính toán áp lực đất chủ động theo lí thuyết
Coulomb:
Để giải hệ phương trình trên ta có ba phương pháp sau:
+ Phương pháp giải gián tiếp: Dùng cách thay đổi biến số không dùng các
biến số 0 để giải mà dùng các biến số khác , từ đó xác định dạng giải tích
tính trị số Ecđ .
phương pháp này chỉ giải được một số bài toán đơn giản như lực dính
bằng không , lưng tường phẳng , mặt đất phẳng.
+ Phương pháp trực tiếp: giải trực tiếp hệ phương trình trên bằng cách lấy
đạo hàm trực tiếp đối với biểu thức tính E công thức (1-2), từ đó xác định trị
số 0 thỏa mãn phương trình công thức (1-4), từ đó xác định được 0 thế vào
phương trình (1-2) thì xác định được trị số
Ecđ = Emax.
+ Phương pháp đồ giải: phương pháp này tốn nhiều thời gian nhưng lại có
thể giải những những bài toán phức tạp mà phương pháp giải tích không thể
giải được.

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 17

- Phương pháp đồ giải của Cullmann(1866):
Song song

C4
C2 C

C1

C3

W4


P4



A


W3
R4
P3


W
PA
W2

T
R4



P2

R3

PA
f

4



B
R2

W1
P1

R1

Đường Culmann

0

Hình 1 .3: Nguyên lý tính áp lực đất theo phương pháp đồ giải K.Culman

Trong đó:
 : góc ma sát của tường giữa tường và đất
 : góc nghiêng của lưng tường
 : góc nghiêng của mặt đất
Trên mặt cắt tường ta phân chia thành một loạt các nêm thử ( ABC1,
ABC2, ABC3, ….), và ta thể hiện các đa giác lực. Các đa giác lực này được
thể hiện trên cùng một hình vẽ có trung một đỉnh 0 và trọng lượng W1,
W2, W3, … của các đa giác lực đực thể hiệt tên cùng một trục với cùng
một tỷ lệ vẽ. Với một nêm bất kỳ, góc giữa Wi và Pi là : 180-- và góc
giữa Wi và Ri là : -’ . Các đường biểu diễn Pi và Qi cho mỗi nêm được
vẽ từ đường tải trọng để chúng cắt nhau ta sẽ xác định được giá trị Pi
tương ứng với từng trường hợp. Từ các giá trị Pi ta sẽ xác định được giá trị
Pi max đây chính là giá trị áp lực đất chủ động lên tường chắn cần tìm PA.

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 18


Từ kết qủa thực nghiệm cũng như qua nhiều kết qủa nghiên cứu của
nhiều nhà bác học đã kiểm nghiệm lý thuyết áp lực đất của Coulomb tương
đối chính xác cho trường hợp tính áp lực chủ động và đặc biệt từ sự đơn giản
của các công thức của Coulomb và sự chính xác ở mức độ cho phép nên hiện
tại hầu hết các quy trình quy phạm đều lấy các công của Coulomb để tính áp
lực chủ động cho các công trình chịu tải trọng ngang. Các công thức của
Coulomb tính toán áp lực bị động cho kết qủa không được chính xác lắm vì
vậy ta sẽ tìm hiểu một số phương pháp của một số nhà bác học khác để xác
định áp lực bị động phù hợùp với thực tế hơn.

Trường hợp bờ kè thẳng đứng đất đắp nằm ngang không kể tới lực dính
thì áp lực chủ động là:


Pa  ( p  z )tg 2 (450  )
2

Trường hợp bờ kè thẳng đứng đất đắp nằm ngang tải trọng phân bố
đều và có kể tới lực dính thì áp lực chủ động là:




Pa  ( p  z )tg 2 (450  )  2ctg (450  )
2
2

Trường hợp bờ kè thẳng đứng đất đắp nằm ngang không kể tới lực dính
thì áp lực bị động laø:


Pp  ( p  z )tg 2 (450  )
2

Trường hợp bờ kè thẳng đứng đất đắp nằm ngang tải trọng phân bố
đều và có kể tới lực dính thì áp lực bị động là:




Pp  ( p  z )tg 2 (450  )  2ctg (450  )
2
2

1.1.2.2/ - XU HƯỚNG TÍNH ÁP LỰC ĐẤT TƯỜNG CHẮN CÓ XÉT TỚI
ĐỘ CỨNG CỦA TƯỜNG:

Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SÓ

Trang: 19


Đến nay, lí thuyết áp lực đất lên tường mềm chưa được nghiên cứu đầy đủ
bằng lí thuyết tính áp lực đất lên tường cứng. Loại lí thuyết có xét đến biến
dạng của tường được phát triển theo hai hướng như sau:
Xu hướng tính gần đúng các biểu thức tính áp lực đất chủ động và bị
động đối với tường cứng.
Xu hướng tính tường mềm dựa như dầm tựa trên nền đàn hồi và dùng
các mô hình đàn hồi và các lí thuyết mô hình nền ( mô hình Winkler, mô
hình nền bán không gian vô hạn biến dạng tổng thể ). Để giải , các phương
pháp nàykhông cho phép xác định áp lực đất lên tường mềm mà còn cho
phép xác định chuyển vị của tường mềm.
Khi sử dụng mô hình Winkler thì việc xác định đúng đắn giá trị và quy
luật phân bố của hệ nền theo chiều sâu là rất quan trọng, có hai hướng để
giải quyết vấn đề trên:
Hướng thứ nhất: biểu diễn giá trị và quy luật phân bố của hệ số nền
bằng bằng một hàm số của độ sâu thông qua hằng số thực nghiệm cho trước,
phụ thuộc vào độ sâu; giả thuyết coi môi trường đất là môi trường biến dạng

tuyến tính với hệ số nền CZ thay đổi tuyến tính theo chiều sâu của lớp đất
CZ = K*z (1-5)
Kết qủa tính toán theo giả thuyết này gần đúng với thực tế khi chọn
đúng hệ số tỷ lệ của hệ số nền K, còn giá trị K thì xác định bằng thực
nghiệm.
Ta có thể thấy rằng sự phụ thuộc trên không tuyến tính mà còn phụ
thuộc và sự dịch chuyển của tường chắn dưới tác dụng của lực ngang, nhưng
trong một giới hạn cho phép của chuyển dịch ngang nhất định thì có thể coi
là tuyến tính. giả thuyết này cho biểu thức tính toán tương đối đơn giản.
Hướng tứ hai: trên cơ sở giả thuyết về hệ số nền Winkler, cò có giả
thuyết dựa trên cơ sở đất sét làm việc theo hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất
giống như môi trường đàn hồi mà đặc trưng là hề số nền CZY tăng tuyến tính
theo chiều sâu của lớp đất với hệ số tỉ lệ KY cao hơn nhiều K trong công thức
(1-5), giai đoạn thứ hai tính đến sự hình thành vùng biến dạng dẻo ở phần
trên của lớp đất.
Nếu như vậy khi coi cọc bản là tường cứng hữu hạn thì xuất phát từ
phương trình vi phân trục võng:
EJ

d 4 y( z)
 p( z )  q( z )  0
dz 4

(1-6 )

Trong đó:
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 20


EJ : là độ cứng chống uốn của tường cọc bản
p(z): phản lực nền tại mặt bên của cọc bản
q(z): tải trọng ngoài
p(z) = -btt *Cz(z)*y(z)
Trong đó:
Cz : hệ số nền Winkler
btt : đường kính tính toán của tường cọc bản, trong trường hợp bờ
kè ven sông với kích thước thường nhỏ hơn 0.8m thì:
btt = kd(1.5d+0.5) (m )
Với kd là hệ số hình dáng của tường cọc bản :
cọc bản hình chữ nhật kd = 1
cọc bản hình tròn kd = 0.9
Thay thế các số liệu vào phương trình (1-6 ) ta được phương trình vi
phân có thể quy về dạng chính tắc:
EJ

d 4 y( z)
 btt * K * z * y ( z )  q( z )  0
dz 4

Bằng cách đặt :
 5

K * btt
EJ

I.V.Urban sử dụng phương pháp thông số ban đầu dùng triển khai chuỗi

taylor đã cho dạng:
u  u 0 A1 

0
M
F
B1  2 0 C1  3 0 D1

 EJ
 EJ

(*)

Trong đó: u0 , 0 , M0 , F0 là các giá trị chuyển vị, góc xoay, moment
uốn, và lực ngang tại vị trí ngang mặt đất.
A1 , B1 , C1 , D1 là các hàm ảnh hưởng xác định từ chuỗi hội tụ sau:
A1  1 

Hồ Văn Hiến

z 5
z 10
z 15
z 20
6
 6 *11 *
 6 *11 *16
 ...
5!
10!

15!
20!

LUAÄN ÁN THẠC SĨ

Trang: 21


B1  z  2

z 6
z 11
z 16
 2*7
 2 * 7 *122
 ...
6!
11!
16!

C1 

z 2
z 7
z 12
z 16
3
 3*8
 3 * 8 *13
 ...

2!
7!
12!
16!

D1 

z 3
z 8
z 13
z 18
4
 4*9
 4 * 9 *14
 ...
3!
8!
13!
18!

Trong đó:
z  *z

Sử dụng quan hệ vi phân trong điều kiện uốn từ công thức (*) ta có thể
xác định được góc xoay Z , moment uốn MZ và lực cắt QZ ở mặt cắt bất kỳ
của tường cọc bản:

M
F


 u 0 A 2  0 B2  2 0 C 2  3 0 D2


 EJ
 EJ


M
F
MZ
 u 0 A3  0 B3  2 0 C3  3 0 D3
2

 EJ
 EJ
 EJ

M
F
QZ
 u 0 A 4  0 B4  2 0 C 4  3 0 D4
2

 EJ
 EJ
 EJ

Trong đó:
A2 , A3 , A4 nhận được khi thứ tự lấy vi phân các biểu thức cho A1 ;
B2 , B3 , B4 nhận được khi thứ tự lấy vi phân các biểu thức cho từ B1 ;

C2 , C3 , C4 nhận được khi thứ tự lấy vi phân các biểu thức cho từ C1 ;
D2 , D3 , D4 nhận được khi thứ tự lấy vi phân các biểu thức cho từ D1 .
Urban đã lập bảng cho các hệ số kể trên trong một số trường hợp.
1..1.3/ - CÁC KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN DẠNG :
Ngày nay khoa học kỹ thuật kỹ thuật đã phát triển khá cao, trong
ngành địa cơ kỹ thuật cũng không ngừng phát triển. Tuy nhiên đến nay cũng
chưa có công thức nào về dự tính biến dạng ( biến dạng đứng-lún và biến
dạng ngang) được xem là hoàn toàn chính xác cả.
Hồ Văn Hiến

LUẬN ÁN THẠC SĨ

Trang: 22