Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở công trình ven sông hậu tỉnh an giang

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

PHẠM HỒNG NHẬT

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ
CƠNG TRÌNH VEN SƠNG HẬU TỈNH AN GIANG

CHUN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ

: 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn :

PGS.TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...............................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...............................................................................

Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày
09 tháng 01 năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ……………………………………………………………..

2. ……………………………………………………………..
3. ……………………………………………………………..
4. ……………………………………………………………..
5. ……………………………………………………………..
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

BỘ MƠN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG 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: PHẠM HỒNG NHẬT

..MSHV: 11090319

Ngày, tháng, năm sinh: 05-07-1986

Nơi sinh: An Giang

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số : 60.58.60

I. TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ

CƠNG TRÌNH VEN SƠNG HẬU TỈNH AN GIANG
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
Mở đầu
Chương 1 : Tổng quan về nguyên nhân – cơ chế gây sạt lở tại tỉnh An Giang.
Chương 2 : Nghiên c u gi i pháp chống sạt lở c ng tr nh ven s ng hậu.
Chương 3 : Cơ sở l thuyết về t nh toán ổn định.
Chương 4 : Ứng dụng t nh toán cho c ng tr nh cụ thể
Kết luận và kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

ngày 02 tháng 07 năm 2012

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

ngày 30 tháng 11 năm 2012

V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :

PGS. TS. VÕ PHÁN

Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
ĐỊA CƠ NỀN MÓNG

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cơ trong bộ mơn địa cơ nền móng, q
Thầy Cơ đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong ba học kỳ qua. Hơm
nay, với những dịng chữ này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất.
Em xin chân thành cám ơn Thầy PGS. TS. Võ Phán, ngƣời Thầy đã tận tình
hƣớng dẫn, giúp em đƣa ra hƣớng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức
quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Em xin chân thành cám ơn các Thầy PGS. TS. Châu Ngọc Ẩn, TS.Bùi
Trƣờng Sơn, TS. Nguyễn Minh Tâm, TS. Trần Xuân Thọ, TS. Trần Tuấn Anh
và các thầy cơ trong bộ mơn đầy nhiệt huyết và lịng u nghề, đã tạo điều kiện tốt
nhất cho em học tập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp
cho em nhiều tƣ liệu cần thiết.
Xin chân thành cám ơn các Ban chủ nhiệm khoa Kỹ Thuật Xây Dựng,
Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em
trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân và bạn bè đã giúp đỡ để luận
văn đƣợc hoàn thành.
Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cơ và Gia đình lịng biết ơn sâu sắc.
TP. Hồ Chí Minh, 30 tháng 11 năm 2012
Học viên

PHẠM HỒNG NHẬT


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Tên đề tài :
Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở cơng trình ven sơng Hậu
tỉnh An Giang.
Tóm tắt :

Thời gian gần đây, sạt lở những cơng trình ven sơng Hậu ngày càng trở nên
nghiêm trọng ở đồng bằng sơng Cửu Long nói chung và tỉnh An Giang nói riêng.
Bờ sơng trong khu vực ln ở trạng thái cân bằng giới hạn và sẽ xảy ra trƣợt khi các
điều kiện ổn định thay đổi. Nguyên nhân, cơ chế gây sạt lở và giải pháp xử lý vẫn
chƣa đƣợc nghiên cứu và hệ thống hóa đầy đủ một cách khoa học. Trong luận văn
này tác giả sẽ nghiên cứu ƣu khuyết điểm của từng phƣơng pháp có khả năng áp
dụng để xử lý sạt lở cho vị trí nghiên cứu và từ đó đƣa ra giải pháp cọc xi măng đất để gia cố bờ sông, đặc biệt ở vị trí có chiều sâu lớp đất yếu và mặt trƣợt nằm
quá sâu nên các giải pháp tƣờng cọc bản khó áp dụng cịn giải pháp chỉnh trị sơng
sẽ dẫn tới lịng sơng biến đổi khó lƣờng nếu không khảo sát một cách kỹ lƣỡng các
điều kiện ảnh hƣởng.
Q trình nghiên cứu sẽ sử dụng phần mềm mơ phỏng Plaxis và Geo-Slope
để tính tốn cho cơng trình thực tế ở khu vực sạt lở bờ sông Hậu thuộc khóm Bình
Đức 3, phƣờng Bình Đức, TP. Long Xun, tỉnh An Giang. Kết quả cho thấy giải
pháp có tính khả thi tại vị trí nghiên cứu và từ đó có thể nghiên cứu áp dụng rộng
rãi cho những vị trí khác, mang lại hiệu quả chống sạt lở cao mà vẫn giữ ngun
trạng lịng sơng.


SUMMARY OF THESIS
TITLE:
Research the method on sliding of construction along Hau riverbank,
An Giang province.
ABSTRACT:
Nowadays, sliding of construction along the banks of Hậu river on soft
ground has become a serious issue in Mekong delta in general and An Giang in
particular. Banks in this area are often in a state of limit equilibrium and slip will
occur when the stability conditions change. Mechanism causes landslides and their
solutions have not been studied and fully codified in a scientific way. In this thesis,
the author will study the strengths and weaknesses of each feasible method to apply
for dealing with the slides for research positions and thus provide solutions for

using soil cement pile river especially in the position of the slip surface soil layer
depth and is so deep that piles wall solutions difficult to implement while solution
to adjust river will lead to unpredictable change river without a thorough survey the
influential conditions.
Research process will use simulation software Plaxis and Geo-Slope to
calculate the actual work in the landslide area of Hậu River in Bình Đức 3, Bình
Đức Ward, Long Xuyên Town, An Giang Province. The results show that the
solution is feasible in the studying location and this research can also widely
applied for other positions, which brings high effects for preventing the banks of
river from sliding but still maintains good state of river-bed.


-1 

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1 
1.  Đặt vấn đề nghiên cứu ......................................................................................1 
2.  Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ........................................................................1 
3.  Phương pháp nghiên cứu của đề tài .................................................................2 
4.  Ý nghĩa khoa học của đề tài .............................................................................2 
5.  Giá trị thực tiễn của đề tài ................................................................................2 
6.  Phạm vi nghiên cứu của đề tài ..........................................................................2 
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN NHÂN - CƠ CHẾ GÂY SẠT LỞ TẠI
TỈNH AN GIANG.......................................................................................................3 
1.1. Giới thiệu ..................................................................................................3 
1.2. Tổng quan địa chất trầm tích chung của tỉnh An Giang. ...........................4 
1.3. Các dạng mặt trượt tự nhiên trong tính tốn ổn định trượt sâu cơng trình 7 
1.3.1.Mặt trượt cung trịn .................................................................................7 
1.3.2.Mặt trượt gẫy khúc ..................................................................................8 
1.3.3.Mặt trượt khả thực ..................................................................................8 

1.4. Các dạng mặt trượt sau khi đã xử lý, gia cố trong tính tốn ổn định trượt
sâu cơng trình....................................................................................................8 
1.4.1.Mặt trượt sau khi xử lý bằng vải địa kỹ thuật .........................................8 
1.4.2.Mặt trượt sau khi xử lý bằng cọc bêtông, cừ bản ...................................9 
1.4.3.Mặt trượt sau khi xử lý bằng cọc xi măng đất ......................................10 
1.5. Các quan điểm thiết kế ổn định mái dốc .................................................10 
1.6. Cơ chế gây sạt lở và các yếu tố gây ảnh hưởng ......................................11 
1.6.1.Cơ chế sạt lở ..........................................................................................11 
1.6.2.Các yếu tố ảnh hưởng ...........................................................................11 
1.6.2.1.Ảnh hưởng của yếu tố dòng chảy ......................................................11 


-2 

1.6.2.2.Ảnh hưởng của vật liệu dòng chảy .....................................................11 
1.6.2.3.Tương tác giữa dịng chảy – lịng dẫn và q trình xói lở .................11 
1.6.2.4.Các điều kiện đặc trưng của từng cơng trình .....................................12 
CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ CÔNG TRÌNH VEN
SƠNG HẬU ..............................................................................................................14 
2.1. Hệ thống hóa các giải pháp ổn định trượt:...............................................14 
2.1.1. Chỉnh trị sông .......................................................................................14 
2.1.2. Giải pháp giảm lực gây trượt ...............................................................15 
2.1.2.1. Làm thoải mái dốc ............................................................................15 
2.1.2.2. Bảo vệ bề mặt mái dốc ......................................................................16 
2.1.3. Giải pháp tăng lực kháng trượt ............................................................16 
2.1.3.1. Thoát nước .......................................................................................16 
2.1.3.2. Tường chắn trọng lực.........................................................................17 
2.1.3.3. Tường chắn bán trọng lực ................................................................18 
2.1.3.4. Tường cọc bản kết hợp neo ...............................................................18 
2.1.3.5. Tường ổn định cơ học (MSE) ...........................................................19 

2.1.3.6. Điện thẩm thấu ..................................................................................19 
2.1.3.7. Giải pháp nhiệt ..................................................................................20 
2.2. Gia cố đất bằng cọc đất – xi măng ..........................................................22 
2.2.1. Tổng quan về công nghệ gia cố cọc đất - xi măng ..............................22 
2.2.2. Lịch sử phát triển cọc xi măng – đất ....................................................22 
2.2.3. Tình hình ứng dụng cơng nghệ trộn sâu ở Việt Nam ..........................25 
2.2.4. Ưu điểm của cọc xi măng đất ..............................................................26 
2.2.5. Công nghệ thi công cọc xi măng đất ....................................................27 
2.2.5.1. Công nghệ trộn ướt Jet Grouting ......................................................28 


-3 

2.2.5.2. Công nghệ trộn khô Dry Jet Mixing (DJM) .....................................31 
CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH .........................35 
3.1. Lý thuyết biến dạng trong phần mềm Plaxis............................................35 
3.1.1. Các phương trình biến dạng cơ bản của mơi trường liên tục................35 
3.1.2. Rời rạc hóa theo lưới phần tử hữu hạn..................................................36 
3.1.3. Vật liệu đàn hồi .....................................................................................37 
3.1.4. Phương pháp tính lặp. ...........................................................................38 
3.2. Lý thuyết dịng chảy ngầm trong phần mềm Plaxis.................................40 
3.2.1. Phương trình cơ bản của dịng chảy ổn định.........................................40 
3.2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn giải bài toán dòng chảy ngầm. .............41 
3.2.3. Dòng chảy trong bề mặt phần tử. ..........................................................43 
3.3. Mơ hình nền Mohr – Coulomb trong Plaxis ............................................44 
3.3.1. Cơng thức tính tốn của mơ hình Mohr – Coulomb. ............................44 
3.3.2. Các thơng số cơ bản của mơ hình Mohr. ..............................................46 
3.4. Hệ số giảm ứng suất phần tử tiếp xúc (Rinter) trong Plaxis.......................47 
3.5. Xác định hệ số ổn định bằng phương pháp phần tử hữu hạn ..................48 
3.6. Phương pháp tính tốn ổn định mái dốc căn cứ trên cơ sở trạng thái cân

bằng giới hạn ..................................................................................................48 
3.7. Tính toán cọc đất trộn xi măng. ...............................................................51 
3.7.1. Cọc đất trộn xi măng trong việc ổn định mái dốc ................................51 
3.7.2. Các kiểu bố trí cọc đất trộn xi măng. ....................................................51 
3.7.3. Quan điểm thiết kế và tính tốn ............................................................52 
3.7.3.1. Cường độ kháng cắt của nền gia cố. ..................................................53 
3.7.3.2. Ảnh hưởng của vị trí cọc dọc theo mặt trượt khả dĩ. .........................53 
3.7.3.3. Hiện tượng gối lên nhau.....................................................................54 


-4 

3.7.3.4. Phân cách các cọc...............................................................................54 
3.7.3.5. Các dạng phá hoại cọc xi măng – đất.................................................54 
3.7.3.6. Tính tốn theo quan điểm nền tương đương. .....................................55 
3.7.3.7. Ổn định tổng thể của cọc xi măng đất ..............................................55 
3.7.3.8. Mất ổn định do các cọc không đủ cường độ . ....................................57 
CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH CỤ THỂ.............59 
4.1. Giới thiệu chung ......................................................................................59 
4.1.1. Đặc điểm địa chất trầm tích khu vực sạt lở...........................................59 
4.1.2. Tình hình địa chất thủy văn ..................................................................61 
4.1.3. Mặt bằng cơng trình. .............................................................................61 
4.2. Thơng số tính tốn trong mơ hình ...........................................................62 
4.2.1. Thông số đất .........................................................................................62 
4.2.2. Thông số cọc xi măng đất .....................................................................63 
4.3. Mô hình mơ phỏng .................................................................................64 
4.3.1. Mơ hình tính tốn mơ phỏng bằng Plaxis ............................................64 
4.3.2. Mơ hình tính tốn mơ phỏng bằng Geo Slope .....................................66 
4.4. Kết quả mô phỏng ..................................................................................68 
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ......................................................................................80 

I.  Kết luận ..........................................................................................................80 
II.  Kiến nghị ........................................................................................................80 
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................81 

 
 
 


-5 

MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1 : Mặt trượt cơng trình theo giả thiết mặt trượt trụ trịn ................................7
Hình 1.2 : Mặt trượt cơng trình theo mặt trượt giả định gãy khúc..............................8
Hình 1.3 : Mặt trượt cơng trình theo mặt trượt khả thực. ...........................................8
Hình 1.4 : Mặt trượt cơng trình khi xử lý bằng vải địa kỹ thuật ................................9
Hình 1.5 : Mặt trượt cơng trình khi xử lý bằng cọc ....................................................9
Hình 1.6 : Mặt trượt trước và sau khi xử lý bằng cọc xi măng - đất ........................10
Hình 1.7 : Lực tác dụng lên mái dốc.........................................................................10
Hình 1.8 : Sơ đồ lực tác động lên mái dốc khi có áp lực thủy động.........................12
Hình 2.1 : Tác dụng hướng dòng của hệ thống mỏ hàn............................................14
Hình 2.2 : Nguyên lý làm việc của kết cấu đảo chiều hồn lưu................................14
Hình 2.3 : Phương pháp giảm tải trọng tác dụng ......................................................15
Hình 2.4 : Bảo vệ bề mặt bờ sơng bằng tấm BTCT..................................................16
Hình 2.5 : Bảo vệ bề mặt mái dốc bằng thảm cát. ....................................................16
Hình 2.6 : Hệ thống thoát nước ngang kết hợp với giếng để ổn định mái dốc . .......17
Hình 2.7 : Tường chắn trọng lực...............................................................................17
Hình 2.8 : Tường chắn bán trọng lực. .......................................................................18
Hình 2.9 : Hệ thống cọc bản . ..................................................................................18
Hình 2.10 : Tường cọc bản và hệ thống neo . ..........................................................19

Hình 2.11 : Vật liệu địa kỹ thuật gia cố mái dốc .....................................................19
Hình 2.12 : Giải pháp nhiệt luyện cho ổn định 1 mái dốc .......................................21
Hình 2.13 : Hệ thống thảm nhiệt và giếng nhiệt . .....................................................21
Hình 2.14 : Biểu đồ nguyên lý gia cố đất nền bằng CDM........................................22
Hình 2.15 : Các ứng dụng của cọc xi măng – đất .....................................................26


-6 

Hình 2.16 : Phân loại chung các thiết bị trộn sâu .....................................................27
Hình 2.17 : Sơ đồ thi cơng trộn ướt ..........................................................................29
Hình 2.18: Q trình thi cơng cọc xi măng đất theo Jet Grouting ............................29
Hình 2.19 : Các loại máy trộn đất xi măng sử dụng phương pháp ướt ở Nhật Bản .30
Hình 2.20 : Sơ đồ thi cơng trộn khơ..........................................................................31
Hình 2.21 : Mặt cắt ngang của mái dốc bờ đường sắt được gia cố ở Bungari..........33
Hình 2.22 : Ổn định mái bờ sơng ở Nhật ..................................................................33
Hình 2.23 : Hệ thống các giải pháp chống sạt lở phù hợp với điều kiện ở An Giang
...................................................................................................................................34
Hình 3.1 : Minh họa điều kiện liên tục .....................................................................41
Hình 3.2 : Điều chỉnh hệ số thấm giữa vùng bão hịa (a) và khơng bão hịa (b) ......42
Hình 3.3 : Mặt dẻo trong mơ hình Mohr – Coulomb................................................44
Hình 3.4 : Mơ hình mặt dẻo Mohr – Coulomb với ứng suất chính. .........................45
Hình 3.5 : Xác định Eo hoặc E50 qua thí nghiệm nén 3 trục thốt nước. ..................46
Hình 3.6 : Xác định Eoed qua thí nghiệm nén cố kết. ................................................47
Hình 3.7 : Mặt trượt thử tính tốn trong phương pháp Bishop .................................50
Hình 3.8 : Phương pháp phân mảnh đơn giản hóa của Bishop.................................50
Hình 3.9 : Bố trí cọc trộn khơ ...................................................................................51
Hình 3.10 : Bố trí cọc trùng nhau theo khối..............................................................51
Hình 3.11 : Các dạng bố trí cọc xi măng đất.............................................................52
Hình 3.12 : Ảnh hưởng của vị trí cọc dọc theo mặt trượt .........................................53

Hình 3.13 : Các dạng phá hoại cọc xi măng – đất. ...................................................54
Hình 4.1 : Mặt cắt địa chất HK1 – HK2 – HK3 .......................................................59
Hình 4.2 : Mặt bằng cơng trình .................................................................................61
Hình 4.3 : Cọc xi măng đất chưa quy đổi .................................................................63


-7 

Hình 4.4 : Tường xi măng đất quy đổi......................................................................63
Hình 4.5 : Hiện trạng cơng trình với mực nước tự nhiên..........................................64
Hình 4.6 : Hiện trạng cơng trình với mực nước min.................................................65
Hình 4.7 : Sự phát triển hố xói cơng trình ................................................................65
Hình 4.8 : Mơ hình tính tốn theo vị trí cọc (chiều dài cọc L =25m). ......................65
Hình 4.9 : Mơ hình tính tốn theo vị trí cọc (chiều dài cọc L =28m). ......................66
Hình 4.10 : Hiện trạng cơng trình với mực nước tự nhiên........................................66
Hình 4.11 : Hiện trạng cơng trình với mực nước min...............................................66
Hình 4.12 : Sự phát triển hố xói cơng trình ..............................................................67
Hình 4.13 : Mơ hình tính tốn theo vị trí cọc (chiều dài cọc L=25m). .....................67
Hình 4.14 : Mơ hình tính tốn theo vị trí cọc (chiều dài cọc L =28m). ....................67
Hình 4.15 : Kết quả tính tốn theo Plaixs .................................................................68
Hình 4.16 : Kết quả tính tốn theo Geo-Slope..........................................................69
Hình 4.17 : Đồ thị quan hệ giữa Msf với khoảng cách cọc (L =25m).......................72
Hình 4.18 : Quá trình phát triển cung trượt sâu với khoảng cách cọc (L =25m)......72
Hình 4.19 : Đồ thị quan hệ giữa Msf với khoảng cách cọc (L =28m) ......................74
Hình 4.20 : Đồ thị quan hệ giữa Ux với khoảng cách cọc ........................................74
Hình 4.21 : Đồ thị quan hệ giữa Uy với khoảng cách cọc.........................................75
Hình 4.22 : Quá trình phát triển cung trượt sâu với khoảng cách cọc (L =28m)......75
Hình 4.23 : Kết quả tính toán với 4 cọc trên mặt đất và 2 cọc ở mái dốc.................76
Hình 4.24 : Kết quả tính tốn với 4 cọc trên mặt đất và 3 cọc ở mái dốc.................77
Hình 4.25 : Kết quả tính tốn với 5 cọc trên mặt đất và 2 cọc ở mái dốc.................78

Hình 4.26 : Kết quả tính tốn với 5 cọc trên mặt đất và 3 cọc ở mái dốc.................79
 


-8 

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1. So sánh công nghệ trộn ướt Châu Âu và Nhật Bản..................................28 
Bảng 2.2. Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt Châu Âu và Nhật Bản...................28 
Bảng 2.3. So sánh công nghệ trộn khô Châu Âu và Nhật Bản .................................31 
Bảng 2.4. Đặc tính kỹ thuật cơng nghệ trộn ướt Châu Âu và Nhật Bản...................31 
Bảng 4.1. Tổng hợp số liệu các lớp đất.....................................................................60 
Bảng 4.2. Cao trình mực nước trong hố khoan.........................................................61 
Bảng 4.3. Tổng hợp các thông số đất phục vụ q trình mơ phỏng .........................62 
Bảng 4.4. Thơng số các vật liệu gia cường, tăng khả năng chống trượt...................63 
Bảng 4.5. Tổng hợp kết quả phân tích hệ số ổn định tại vị trí sạt lở ........................70 
Bảng 4.6. Tổng hợp kết quả phân tích hệ số ổn định ứng với chiều dài 25m...........70 
Bảng 4.7. Tổng hợp kết quả phân tích hệ số ổn định ứng với chiều dài 28m...........73 
 


KÝ HIỆU
A

Diện tích

as

Tỉ số diện tích thay thế

B

Nội suy ma trận biến dạng

B

Chiều rộng

c

Lực dính của đất

De

Ma trận độ cứng vật liệu đàn hồi theo định luật Hook

Ep , Ea

Áp lực đất

Eo

Module đàn hồi Young

E50

Module đàn hồi cát tuyến

Eoed

Module tổng biến dạng

f

Hàm hiệu suất/Hàm giới hạn ứng suất chính

f

Vectơ tải trọng

g

Hàm thế năng dẻo

h

Chiều dày/Hệ số cứng

k

Hệ số thấm

Kr

Hàm thấm suy giảm

K

Ma trận độ cứng

K

Ma trận lưu lượng dịng

L

Tốn tử vi phân

L

Ma trận liên kết

M

Moment


M

Ma trận độ cứng của vật liệu

Msf, FS

Hệ số ổn định

N

Ma trận của hàm hình dạng

p

Áp lực nước lỗ rỗng (chủ động và bị động)

p

Vectơ lực khối

P

Lực pháp tuyến

q

Lưu lượng dịng chảy

Q

Vectơ dịng chảy tại nút

r

Bán kính

r

Vectơ thể hiện sự mất cân bằng

R

Phản lực

R

Ma trận độ thấm

Rinter

Hệ số giảm ứng suất phần tử tiếp xúc

t

Thời gian

t

Lực kéo vùng biên

T

Lực chống cắt



Ứng suất cắt

u

Vectơ các thành phần chuyển vị

v

Vectơ chuyển vị tại nút

V

Thể tích

w

Hệ số trọng lượng

Wn

Trọng lượng khối đất



Trọng lượng riêng




Vectơ các thành phần biến dạng



Hệ số dẻo

, , 

Tọa độ địa phương



Vectơ các thành phần ứng suất



gradient cột nước



Hằng số tích phân ( = 1 hoặc  = 0)



Góc ma sát trong của đất



Hệ số poisson



Góc giãn nở.


-1-

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề nghiên cứu
“Dịng sơng bên lở bên bồi” là quy luật tự nhiên của một dòng chảy. Đồng
bằng Sơng Cửu Long là vùng châu thổ có hệ thống kênh rạch chằng chịt, vùng đồng
bằng phù sa màu mỡ, trù phú và là một trong những vùng kinh tế trọng điểm của
nƣớc ta. Với tập quán sinh sống của nhân dân nơi đây là cƣ trú dọc theo hai bên bờ
sông theo kiểu “trên bến dƣới thuyền” giao thông chủ yếu bằng đƣờng thủy. Tuy
nhiên hệ thống sơng ngịi vùng đồng bằng sơng Cửu Long rất phức tạp, và thời gian
gần đây hiện tƣợng sạt lở bờ sông đã trở nên trầm trọng.
Hiện tƣợng sạt lở bờ sơng có nhiều ngun nhân riêng lẻ hay kết hợp với
nhau gây ra. Tuy nhiên về cơ bản có thể phân chia làm 2 hình thức sạt lở sau :
Sạt lở nông : gây sạt lở bờ trong phạm vi từ khoảng cách vài mét dƣới mặt
nƣớc trở lên. Loại sạt lở này gây thiệt hại lớn nhất tại các khu vực có cao trình mặt
đất thiên nhiên lớn hơn nhiều so với mực nƣớc sông, bao gồm các nguyên nhân : tác
động của sóng do gió, do các phƣơng tiện giao thông thủy gây nên sạt lở mái bờ
sông; mực nƣớc sông thay đổi theo chế độ thủy triều làm thay đổi đƣờng bảo hòa
thấm, áp lực thấm, trọng lƣợng khối đất mép bờ sơng, điều này có tác dụng bất lợi
cho ổn định mái bờ.
Sạt lở sâu : gây trƣợt sâu dƣới chân mái dốc, mặt trƣợt cách mặt nƣớc có khi
đến hàng chục mét. Loại phá hoại này gây thiệt hại trên phạm vi lớn hơn, mức độ
nghiêm trọng hơn hẳn so với sạt lở nông, biện pháp khắc phục cũng phức tạp, tốn
kém hơn. Các nguyên nhân chủ yếu là : do dịng chảy có lƣu tốc cao, hình thái lịng
sơng khúc khuỷa hình thành những hố xói làm sạt lở mái bờ, do các cơng trình thủy
lợi làm thay đổi dịng chảy, tải trọng các cơng trình đặt trên bờ sơng cũng là một
trong những nguyên nhân quan trọng gây sạt lở sâu.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu sự ổn định của cơng trình ở trạng thái tự nhiên và trong điều kiện
bất lợi dƣới sự ảnh hƣởng của dao động mực nƣớc.


-2-

Nghiên cứu giải pháp dùng cọc đất xi măng để gia cố cơng trình trên đất yếu
ven sơng.
Nghiên cứu ảnh hƣởng của chiều dài, vị trí cọc dọc theo mặt trƣợt khả dĩ.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài
Tổng hợp, phân tích cơ sở lý thuyết về kiểm tra ổn định mái dốc trƣớc đây.
Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis và GeoStudio nhằm kiểm tra ổn định cơng
trình trong điều kiện tự nhiên và sau khi xử lý bằng cọc đất trộn xi măng.
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Xác định vị trí và khoảng cách hợp lý của cọc xi măng đất trong ổn định
cơng trình ven sông nhằm giải quyết những vấn đề mất ổn định của bờ sông bằng
giải pháp hợp lý mang lại lợi ích về kinh tế, đảm bảo an toàn cho dân sinh.
5. Giá trị thực tiễn của đề tài
Giải quyết vấn đề mất ổn định tại vị tr cơng trình và vùng lân cận đang diễn
ra ngày càng nhiều và phức tạp trong những năm gần đây bằng giải pháp hợp lý
mang lại hiệu quả kinh tế cao và thân thiện môi trƣờng.
6. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên đề tài có một số hạn chế sau :
+ Chỉ mới tính tốn và mơ phỏng vị trí sạt lở tại phƣờng Bình Đức – TP
Long Xuyên – tỉnh An Giang.
+ Chƣa xét ảnh hƣởng của tải trọng động của dịng chảy lên cơng trình.
+ Chƣa xét bài tốn thủy lực của dịng chảy tại khu vực bị sạt lở.


-3-

CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN V NGUY N NH N - CƠ CH G Y SẠT
LỞ TẠI TỈNH AN GIANG.
1.1. Giới thiệu
Trong những năm gần đây, dƣới tác động của việc biến đổi kh hậu, tình hình

sạt lở diễn ra với tần suất nhiều hơn và kéo dài trên diện rộng khơng chỉ nƣớc ta mà
trên tồn thế giới. Vấn đề sạt lở và mất ổn định mái dốc đã đƣợc nhiều tác giả
nghiên cứu từ rất lâu bởi t nh chất quan trọng của nó. Sạt lở có thể cƣớp đi sinh
mạng của nhiều ngƣời, đất đai, nhà cửa. Nguyên nhân dẫn đến sạt lở có thể là do
mái dốc quá dốc, do sự tăng mực nƣớc ngầm, đƣờng thấm trong đất hay do xói ở
chân taluy, giảm cƣờng độ của đất quá lâu do sạt lở hay bị phong hóa. Đối với
những nền đất ở ven sơng chủ yếu là đất yếu có chiều dày lớn, là nơi bồi lắng phù
sa, chịu ảnh hƣởng trực tiếp của thủy triều tạo ra dòng thấm của nƣớc triều bên
trong nền đất làm thay đổi các đặc trƣng cơ lý và khả năng chịu lực của đất nền
dƣới đƣờng, làm giảm độ ổn định của nền đắp, nguy cơ xảy ra sạt lở là rất lớn. Khi
sạt lở xảy ra thƣờng có nhiều hơn một nguyên nhân, trong nhiều trƣờng hợp, một
vài nguyên nhân tồn tại cùng một lúc.
Theo V.Đ.Lomtađze [5], 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 hình 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…


-4-

1.2. Tổng quan địa chất trầm t ch chung của tỉnh An Giang
Ở tỉnh n Giang đƣợc phân chia thành các phân vị địa tầng sau:

- Loại trầm tích có tuổi Trias-hệ tầng DầuTiếng :
Lộ ra ở địa hình đồi núi thấp nhƣ các núi Nam Qui, Tà Pạ, Phú Cƣờng với
thành phần từ dƣới lên trên gồm :
Phần dưới chủ yếu là cát kết thạch anh, màu xám hoặc đỏ, phân lớp dày.
Phần trên cát kết hạt vừa và hạt thơ, thành phần đa khống, đơi khi chứa
cuội với các thấu k nh cuội kết.
- Loại trầm tích có tuổi Créta-hệ tầng Phú Quốc :
Các loại này xuất hiện ở Tri Tôn, phần cao của núi Nam Qui. Thành phần
chủ yếu của hệ tầng là cát kết thạch anh –fenspath màu trắng, đơi khi phớt hồng,
phân lớp trung bình đến dày, xen kẽ với những cuội kết .
- Loại trầm tích có tuổi Pleistocene :
Trên diện t ch tỉnh n Giang đƣợc chia thành các phân vị địa tầng:
+ Pleistocene thượng có nguồn gốc trầm tích biển, tồn tại 2 kiểu mặt cắt
nhƣ sau :
Kiểu mặt cắt thềm biển cổ: tồn tại dƣới dạng dải hẹp chiều ngang từ 1m-2m)
viền quanh các khối núi thuộc các xã

n Cƣ, Thới Sơn huyện Tịnh Biên . Thành

phần trầm t ch chủ yếu là cát hạt thơ có độ lựa chọn kém lẫn t bột và tảng lăn đá
gốc.
Kiểu mặt cắt trầm tích biển nơng ven bờ : lộ trên mặt dọc kênh Vĩnh Tế, từ
n Phú đến Lạc Quới. Thành phần trầm t ch chủ yếu là bột, sét và 1 t sạn sỏi ở
phần giáp đáy.
- Loại trầm tích có tuổi Holocene:
+ Holocene trung có nguồn gốc trầm tích biển:
Địa bàn

n Giang, các trầm t ch xếp vào phân vị này lộ trên mặt dƣới dạng

các dải thềm hẹp với bề ngang thay đổi từ 1-2km đến 4-5km viền quanh các khối
núi ở khu vực Tri Tôn, Ba Thê, núi Sập. Chúng đƣợc chia thành 2 kiểu mặt cắt nhƣ
sau:


-5-

Mặt cắt kiểu thềm biển có thành phần chủ yếu là cát hạt trung-mịn lẫn bột sét
và chứa t sỏi sạn.
Mặt cắt kiểu trầm tích biển nơng, cửa sơng, vũng vịnh chỉ gặp trong các lỗ
khoan độ sâu từ 2-3m và thay đổi từ 2-3m đến hơn 10m. Trầm t ch chủ yếu là bột,
cát, sét, mịn, không nhiều sỏi, sạn ở đáy, có nơi vỏ sị tập trung dạng dải nhƣ ở khu
vực Vọng Thê huyện Thoại Sơn .
+ Holocene trung có nguồn gốc trầm tích sơng - biển:
Nhóm trầm t ch này thƣờng lộ ra rộng rãi trên mặt, chiếm phần lớn diện t ch
tỉnh

n Giang dƣới dạng đồng bằng. Trầm t ch này có quan hệ chuyển tiếp với các

trầm t ch biển tuổi Holocene giữa, thành phần chủ yếu là sét, sét bột, bột có màu
xám xanh đến nâu, vàng…
+ Holocene trung-thượng phần dưới có nguồn gốc trầm tích biển:
Lộ ra ở khu vực Ba Chúc, Vĩnh Gia ở dạng đồng bằng thấp có độ cao 1,52m tạo thành dãy uốn lƣợn kéo dài theo hƣớng Tây Bắc-Tây Nam. Thành phần
trầm t ch gồm sét, cát mịn và không nhiều sạn, sỏi ở đáy.
+ Holocene trung-thượng phần trên có nguồn gốc trầm tích sơng-đầm lầy:
Nhóm này phân bố dạng dải trũng thấp, kéo dài theo hƣớng gần Bắc-Nam từ
núi Sam tới Cô Tô, với bề ngang thay đổi từ 4-5km đến cả chục km. Ngoài ra,
chúng cịn có mặt khơng nhiều ở Ba Chúc và Lƣơng Phi. Thành phần trầm t ch gồm
sét, bột, mùn thực vật phân hủy kém, than bùn.
+ Holocene thượng đƣợc phân thành 2 dạng trầm t ch khác nhau:

Trầm tích sơng-đầm lầy: Chủ yếu phân bổ ở Vĩnh Gia, Ba Chúc, n Tức, Tà
Đảnh, trên độ cao địa hình 1-2m tạo thành các dải kéo dài theo hƣớng Tây BắcĐông Nam hoặc hƣớng kênh tuyến.Thành phần chủ yếu của tầng này là than bùn,
xác thực vật, rất t sét … lấp đầy lịng sơng cổ.
+ Trầm tích sơng:
Trầm t ch sơng còn gọi là trầm t ch phù sa mới. Chúng phân bố phổ biến dọc
theo 2 bên bờ sông Tiền, sông Hậu và một số sông rạch khác. Dải bồi t ch có bề
rộng khơng đồng nhất mà thay đổi phụ thuộc vào sự uốn khúc của sông. Đặc biệt là
những nơi dịng sơng đang có sự dời lịng nhƣ ở các xã Phú Hữu, Vĩnh Trƣờng,


-6-

Vĩnh Hòa Tân Châu , xã Đa Phƣớc

n Phú , xã Khánh Hòa Châu Phú … Chúng

tạo nên những bãi bồi đƣợc ngăn cách bằng những trũng nhỏ dƣới dạng những con
rạch xép . Thành phần trầm t ch chủ yếu là bột sét và cát mịn. Tùy thuộc vào điều
kiện và môi trƣờng thành lập mà chúng đƣợc chia thành các kiểu trầm t ch :
Trầm tích đê tự nhiên: Là dải đất khá cao, phát triển dọc 2 bên bờ sông, rạch
lớn do vật liệu các trận lũ bồi đắp nên. Bề ngang các dải đê tự nhiên từ vài chục
mét, có nơi đến vài km, do sự chuyển dịch liên tục của dịng sơng nhƣ ở Thạnh Mỹ
Tây Châu Phú , rạch Cỏ Lau ở Vĩnh Hòa Tân Châu . Đê tự nhiên trở thành đất thổ
cƣ, khu đơ thị, đƣờng giao thơng.
Trầm tích bưng sau đê: Thƣờng xuất hiện ngay sau đê hoặc giữa các đê tự
nhiên, là nơi có địa hình hơi trũng, vật liệu trầm t ch chủ yếu là sét, bột. Bƣng sau
đê thƣờng đƣợc dùng cho trồng lúa, dễ bị lầy hóa, ngập úng.
Trầm tích đồng lụt (hay là đồng phù sa): Đây là diện t ch bị ngập lũ hàng
năm. Do mặt đất trải rộng, thời gian ngập lũ lâu nên đồng lụt là một bồn khổng lồ
để phù sa mịn hạt của sông trầm lắng. Càng xa sông, lớp phù sa trầm lắng càng mịn

hạt và t dần.
Trầm tích bưng lầy và trấp: Là các trũng nhỏ, dạng nằm cách xa sơng, đất
khơng có điều kiện thấm nƣớc và thốt nƣớc, nên độ ẩm duy trì suốt năm. Đây là
nơi tiếp giáp giữa đồng lụt thấp và thềm bồi t ch chân núi. Trầm t ch chủ yếu là xác
bã thực vật sinh sống trong môi trƣờng đầm lầy, khi chết tạo thành lớp hữu cơ dày
1-2m, vƣợt quá 20% trong đất. Bƣng lầy lúc đó gọi là đất trấp. Ở

n Giang, bƣng

lầy và trấp phân bố thành đai kéo dài ở ph a Đông của vùng Bảy Núi…
Cồn sông (hay là cù lao sông), doi sông mới là phần đất phát triển ngang
đƣợc nhơ ra do dịng sơng dịch chuyển hƣớng dịng chảy đi nơi khác, vật liệu thơ
thƣờng đƣợc bẫy lại. Thành phần chủ yếu là cát thô và bột. Đây là phần trầm t ch
đáy của lòng sơng Hậu và sơng Tiền. Cồn sơng có địa hình khơng bằng phẳng, nó
đƣợc bao bọc bởi gờ cao chung quanh, ở giữa cồn thƣờng có địa hình lồi lõm, dấu
vết của q trình gắn liền những cồn sơng cổ lại với nhau. Nơi có cơ cấu cây trồng
rất đặc biệt, gồm các loại cây ăn trái và màu.


-7-

1.3. Các dạng mặt trƣợt tự nhiên trong tính tốn ổn định trƣợt sâu cơng trình
[8]
Trên cơ sở phân tích ổn định mái dốc và nghiên cứu các dạng mặt trƣợt từ đó
có thể đề ra những giải pháp phịng ngừa an tồn và kinh tế trong cơng tác xử lý và
phòng chống sạt lở. Những phƣơng pháp làm ổn định mái dốc bao gồm phƣơng
pháp về cấu trúc để gia tăng mức độ ổn định và cả phƣơng pháp quản lý nhằm phục
hồi và tăng cƣờng sự ổn định của mái dốc. Phƣơng pháp kết cấu đƣợc thực hiện trên
một vị trí cụ thể và phƣơng pháp khơng dùng kết cấu cho những quy hoạch tổng
quát trên diện rộng. Hiện nay có rất nhiều phƣơng pháp chống sạt lở, tuy nhiên

không phải tất cả những phƣơng pháp đều th ch hợp với mỗi dạng phá hoại trong tự
nhiên, việc lựa chọn giải pháp thích hợp nó cịn phụ thuộc vào các yêu cầu về kỹ
thuật nhƣ khả năng chịu lực của kết cấu, độ bền của đất, điều kiện thi công tại công
trƣờng, mỹ quan, mục tiêu và giá thành xây dựng.
1.3.1. Mặt trƣợt cung tròn
Kết quả quan trắc thực tế cho thấy mặt trƣợt của các mái đất có dạng liên tục
gần nhƣ một cung trịn, từ đó giả thiết mặt trƣợt có dạng cung trịn bán k nh R để
t nh tốn tìm ra cung trƣợt nguy hiểm nhất tƣơng ứng với hệ số an toàn ổn định
Fsmin.

Hình 1.1 : Mặt trượt cơng trình theo giả thiết mặt trượt trụ tròn


-8-

1.3.2. Mặt trƣợt gẫy khúc
Việc xác định mặt trƣợt đƣợc dựa trên cấu trúc địa tầng của nền đất. Mặt
trƣợt khả dĩ có thể xảy ra là mặt trƣợt gãy khúc theo bề mặt lớp đất yếu khi nền có
nhiều lớp.

Hình 1.2 : Mặt trượt cơng trình theo mặt trượt giả định gãy khúc
1.3.3. Mặt trƣợt khả thực
Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng tính tốn trong trƣờng hợp nền đất có kẹp
lớp đất yếu nằm gần đáy cơng trình, ph a dƣới là lớp đất tốt. Mặt trƣợt lúc này có
dạng là một đƣờng liên tục và nằm gọn trong lớp đất yếu.

Hình 1.3 : Mặt trượt cơng trình theo mặt trượt khả thực.
1.4. Các dạng mặt trƣợt sau khi đã xử lý, gia cố trong tính tốn ổn định trƣợt
sâu cơng trình [15][21][23]
1.4.1. Mặt trƣợt sau khi xử lý bằng vải địa kỹ thuật :

Khi có gia cƣờng các lớp vải địa kỹ thuật, các lớp vải địa kỹ thuật đƣợc gia
cƣờng theo phƣơng nằm ngang vì trong trƣờng hợp mái dốc khối đất có phƣơng dãn
nở theo phƣơng ngang nhƣ hình 1.4, mặt trƣợt chỉ có thể xảy ra khi phải cắt đứt