ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN VĂN THUẬN

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BỜ SƠNG TIỀN
CĨ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA MỰC NƯỚC SƠNG
TẠI KHU VỰC THỊ XÃ TÂN CHÂU, AN GIANG
(ĐOẠN THUỘC XÃ VĨNH XƯƠNG)

CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM
MÃ SỐ NGÀNH :

60.58.02.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2014


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC
BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS VÕ PHÁN.

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

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ....................................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC
SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM, ngày….tháng … năm 201...

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 Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

-----------------Tp. Hồ Chí Minh, ngày 7 tháng 12 năm 2014

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRẦN VĂN THUẬN
Ngày, tháng, năm sinh: 29-4-1989.
Địa chỉ mail:
Chun ngành: Kỹ Thuật XD Cơng Trình Ngầm K2013

Phái: NAM

Nơi sinh: AN GIANG
Điệnthoại: 0989.866.532
MSHV: 13091320

I- TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BỜ SƠNG TIỀN CĨ XÉT ĐẾN
ẢNH HƢỞNG CỦA MỰC NƢỚC SÔNG TẠI KHU VỰC THỊ XÃ
TÂN CHÂU, AN GIANG (ĐOẠN THUỘC XÃ VĨNH XƢƠNG)
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1 - NHIỆM VỤ:
 Nghiên cứu đánh giá khả năng tự ổn định của mái dốc trong khu vực.
 Xây dựng mối quan hệ giữa hệ số mái m và hệ số an toàn FS, làm cơ sở
cho việc lựa chọn phƣơng án hợp lý khi thiết kế mái dốc cơng trình.
2 - NỘI DUNG:
Chƣơng 1: Tổng quan về các phƣơng pháp ổn định mái dốc kết hợp giải pháp
thảm gia cố mái
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn ổn định mái dốc cơng trình
Chƣơng 3: Ứng dụng tính tốn ổn định mái dốc cho cơng trình bờ kè Vĩnh
Xƣơng, TX Tân Châu, An Giang
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 7/7/2014
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 7/12/2014
V- CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS. TS. VÕ PHÁN
Ngày………tháng………năm 2014
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO


PGS.TS. VÕ PHÁN

TS. LÊ BÁ VINH


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá tr nh học tập và hoàn thành uận văn này, t i đ nhận
được sự hướng dẫn, gi p đ qu báu của các thầy c , các anh chị và các bạn.
Với

ng kính trọng và biết n s u s c t i xin được bày t

ời cảm n ch n

thành tới:
Ban giám hiệu, Ph ng đào tạo sau đại học, Bộ m n Địa c – Nền m ng
Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh đ tạo mọi điều kiện thuận ợi
gi p đ t i trong quá tr nh học tập tại trường.
Ph giáo sƣ- Ti n s V Phán, người thầy kính mến đ hết

ng gi p

đ , dạy bảo, động vi n và tạo mọi điều kiện thuận ợi cho t i trong suốt quá
tr nh học tập và hoàn thành uận văn tốt nghiệp.
in ch n thành cảm n các thầy c trong hội đồng chấm uận văn đ cho
t i những đ ng g p qu báu đ hoàn ch nh các thiếu s t.
in gửi ới cảm n tới bạn b , các anh chị em trong ớp cao học Địa
KT D, KT D C ng Tr nh Ngầm khoá 2012 và 2013 đ động vi n và gi p đ
t i trong những


c t i g p kh khăn.

Cuối cùng, t i xin ch n thành cảm n cha m , anh chị em trong gia đ nh
t i đ u n ở b n cạnh động vi n và gi p đ t i học tập, àm việc và hoàn thành
uận văn này.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 12 năm 2014

Học viên

TRẦN VĂN THUẬN


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong những năm gần đ y, t nh h nh sạt ở bờ s ng tr n địa bàn t nh An
Giang đang diễn ra hết sức phức tạp, g y ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống kinh
tế x hội và đe dọa đến tính mạng người d n. T nh trạng sạt ở chủ yếu do d ng
chảy c vận tốc quá ớn và bị thay đổi hướng do các nguy n nh n khách quan
và chủ quan, g y x i ở tạo thành các hố xoáy, hàm ếch trên bờ k nh g y ra t nh
trạng sạt ở tr n diện rộng v cùng nguy hi m. Trước t nh h nh đ , việc ựa
chọn giải pháp đ ổn định bờ s ng (s ng Tiền và s ng Hậu) à v cùng cấp
bách. Chính v vậy, tác giả chọn đề tài " Nghiên cứu ổn định mái dốc bờ Sông
Tiền có xét đến ảnh hưởng của mực nước sơng tại khu vực Thị Xã Tân
Châu, An Giang (đoạn thuộc xã Vĩnh Xương)" nhằm gia cố, chống x i ở cho
bờ s ng. Trong đề tài này, tác giả đi s u ph n tích khả năng ổn định của mái
dốc bờ k nh khi c gia cố thảm b t ng bằng các phư ng pháp tính tốn tr n c
sở

thuyết cũng như sự hổ trợ của máy tính. Từ đ r t ra kết uận và đánh giá

khả năng ứng dụng của đề tài vào thực tiễn cho khu vực.



ABSTRACT
In recent years, slope failures of the riverbanks in the An Giang province
are happening very complicated, directly effecting to the social and economic
life and people's living. Mainly status due to velocity of flow is too large and
the change in direction due to objective and subjective reasons, that’s the main
causing to cause erosion and to creat chasm on the riverbanks. In this situation ,
the choice of solution to slop stabilize of the riverbanks (Tien and Hau rivers) is
extremely urgent. Thus, the author choses the topic "Studying for slope
stability of Tien river and considering to the impact of the river water level in
TX Tan Chau , An Giang (a part of Vinh Xuong commune)". In the topic, the
author have only analysis for the stability of the slope had protected by
concrete-mats in the calculation method based on theory as well as the support
of the computer. Therefrom, drawning general conclusions and ratting the
ability applications of the topic to practice for the area.


BẢNG LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆU
Chú ý: dấu (‘) sau các k hiệu bi u thị cho trường hợp ph n tích ứng suất c
hiệu (ESA).
Ký hiệu

Đơn vị

A

m2

B,b


m

Giải thích
diện tích
bề rộng
2

lực dính của đất

c

KN/ m

FS

-

hệ số an tồn

i

-

gradient thủy ực

L,l

m


chiều dài

N

KN

phản ưc pháp tuyến n m t trượt

Q

KN/ m2

tải trọng đứng

su

KN/ m2

sức chống c t kh ng thoát nước

T

KN/ m2

ực trượt ho c sức kháng trượt

u

KN/ m


2

W

KN

trọng ượng

z

m

độ s u

α

độ

góc nghiêng

αs

độ

g c nghi ng mái dốc



độ


g c ma sát trong của đất

’

độ

g c ma sát trong trong trường hợp ESA



KN/ m3

trọng ượng ri ng của đất

’

KN/ m3

trọng ượng ri ng của đất c xét đẩy nổi

sat

KN/ m3

trọng ượng ri ng b o h a

w

KN/ m3


trọng ượng ri ng của nước

x, y, z

KN/ m2

các thành phần ứng suất theo các phư ng x,y,z.



KN/ m2

ứng suất c t

f

KN/ m2

ứng suất c t phá hoại

áp ực nước ỗ rỗng


BẢNG LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆU
Chú ý: dấu (‘) sau các ký hiệu biểu thị cho trường hợp phân tích ứng suất có hiệu (ESA).
Ký hiệu

Đơn vị

Giải thích


A
B,b
c
FS
i
L,l
Q
su
T
u
W
z
α
αs

’

’
sat
w
x, y, z

m2
m
KN/ m2
m
KN/ m2
KN/ m2
KN/ m2

KN/ m2
KN
m
độ
độ
độ
độ
KN/ m3
KN/ m3
KN/ m3
KN/ m3
KN/ m2
KN/ m2
KN/ m2

diện tích
bề rộng
Lực dính của đất
hệ số an tồn
gradient thủy lực
chiều dài
tải trọng đứng
sức chống cắt khơng thốt nước
lực trượt hoặc sức kháng trượt
áp lực nước lỗ rỗng
trọng lượng
độ sâu
góc nghiêng
góc nghiêng mái dốc
góc ma sát trong của đất

góc ma sát trong trong trường hợp ESA
trọng lượng riêng của đất
trọng lượng riêng đẩy nổi
trọng lượng riêng bão hòa
trọng lượng riêng của nước
các thành phần ứng suất theo các phương x,y,z.
ứng suất cắt
Ứng suất cắt phá hoại


f


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................... 1

2.

Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................................... 2

3.

Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................................. 2

4.

Tính khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................................. 2


5.

Hạn chế của đề tài .............................................................................................................. 3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BỜ KÈ
KẾT HỢP GIẢI PHÁP THẢM BÊ TÔNG GIA CỐ MÁI
1.1.

Tổng quan về cơng trình kè bảo vệ bờ sơng .................................................................... 4

1.1.1. Các dạng mặt cắt ngang .................................................................................................... 4
1.1.3. Một số giải pháp mới trong cơng trình phịng chống xói lở........................................... 7
1.2.

Tổng quan về thảm bê tông tự chèn .............................................................................. 10

1.2.1. Giới thiệu .......................................................................................................................... 10
1.2.2. Cấu tạo và vai trò............................................................................................................. 11
1.2.3. Ƣu và khuyết điểm........................................................................................................... 12
1.3.

Tổng quan về phƣơng pháp tính tốn ổn định mái dốc cơng trình bờ kè .................. 13

1.3.1. Biểu thức tổng qt tính tốn ổn định tổng thể cơng trình ......................................... 13
1.3.2. Ổn định của hệ gia cố mái bờ kè .................................................................................... 16
1.3.3. Ổn định của kết cấu mái ................................................................................................. 16
1.4.

Nhận xét chƣơng .............................................................................................................. 16


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
2.1.

Trƣợt tịnh tiến trên mái dốc vô hạn ............................................................................. 17

2.1.1. Mái dốc vô hạn khơng thốt nƣớc .................................................................................. 18
2.1.2. Mái dốc vơ hạn có thốt nƣớc......................................................................................... 18
2.2.

Vị trí cung trƣợt nguy hiểm nhất .................................................................................. 20

2.3.

Phƣơng pháp tính tốn ổn định mái dốc trên cơ sở trạng thái cân bằng giới hạn –
Phƣơng pháp phân mảnh ............................................................................................... 22

2.3.1. Phƣơng pháp Fellenius 1927 ........................................................................................... 25
2.3.2. Phƣơng pháp Bishop - Phƣơng pháp cung trƣợt tròn ................................................. 25


2.3.3. Phƣơng pháp Janbu (1973) ............................................................................................. 28
2.3.4. Trình tự tính toán của phƣơng pháp phân mảnh theo Bishop 1955 .......................... 30
2.4.

Mối quan hệ của FS trong các phƣơng pháp tính toán trong Geoslope ..................... 31

2.4.1. Phƣơng pháp Bishop’s Simplified .................................................................................. 31
2.4.2. Phƣơng pháp Janbu Simplified ...................................................................................... 32
2.4.3. Phƣơng pháp Spencer ..................................................................................................... 33

2.4.4. Phƣơng pháp Morgenstern-Price................................................................................... 34
2.5.

Ổn định thảm bê tông lắp ghép tự chèn gia cố mái ..................................................... 36

2.6.

Nhận xét chƣơng .............................................................................................................. 36

CHƢƠNG 3. ỨNG DỤNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CƠNG TRÌNH
BỜ KÈ VĨNH XƢƠNG, TX TÂN CHÂU, AN GIANG
3.1.

Giới thiệu về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và điều kiện địa chất. ........................... 37

3.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên................................................................................... 37
3.1.2. Điều kiện địa chất trong khu vực ................................................................................... 37
3.2.

Tổng quan về dự án ......................................................................................................... 38

3.3.

Kiểm tra ổn định thảm bê tông lắp ghép tự chèn gia cố mái. ...................................... 39

3.4.

Ứng dụng phần mềm Geo Slope [7],[8],[9],[10] ............................................................ 39

3.4.1. Tổng quan về Geo Slope .................................................................................................. 39

3.4.2. Các phƣơng pháp tính tốn ............................................................................................ 40
3.4.3. Lựa chọn phƣơng pháp tính ........................................................................................... 40
3.4.4. Ứng dụng Geo Slope kiểm tra độ ổn định ..................................................................... 41
3.4.5. Đánh giá kết luận ............................................................................................................. 50
3.5.

Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis [12] .......................................................................... 51

3.5.1. Tổng quan về Plaxis ......................................................................................................... 51
3.5.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền thu thập đƣợc từ công tác khảo sát địa chất – thông
số đầu vào [13].................................................................................................................. 53
3.5.3. Mơ phỏng bài tốn ........................................................................................................... 53
3.5.4. Đánh giá kết quả mơ phỏng bài tốn. ............................................................................ 62
KẾT LUẬN .................................................................................................................................. 64
KIẾN NGHỊ ................................................................................................................................. 65


MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Các dạng mặt cắt ngang cơng trình bờ kè....................................................................... 3
Hình 1.2. Cấu tạo các bộ phận của kết cấu bờ kè ............................................................................ 4
Hình 1.3. Kết cấu mái bằng tấm BTCT đổ tại chỗ .......................................................................... 5
Hình 1.4. Kết cấu bờ kè có cọc chân khay ...................................................................................... 5
Hình 1.5. Trải vải địa kỹ thụât là tầng lọc mái kè .......................................................................... 6
Hình 1.6. Một số loại thảm túi khn được bơm đầy bằng bê tơng ................................................ 6
Hình 1.7. Thảm tấm bê tông liên kết bằng dây nilon ...................................................................... 7
Hình 1.8. Thảm đá bảo vệ mái dốc bờ kênh .................................................................................... 7
Hình 1.9. Thảm rồng đá túi lưới ...................................................................................................... 8
Hình 1.10. Cấu kiện bê tông đúc sẵn cao 18cm .............................................................................. 9
Hình 1.11. Cấu kiện bê tơng đúc sẵn lắp ghép trên mặt bằng ......................................................... 9
Hình 1.12. Cấu tạo mái dốc bằng thảm BT kết hợp thảm đá có cọc đỡ chân khay ....................... 10

Hình 1.13. Lát mái bằng thảm bê tơng lắp ghép tự chèn ............................................................... 10
Hình 2.1. Các lực tác dụng lên lăng thể ở mái dốc vô hạn. ........................................................... 17
Hình 2.2. các yếu tố ảnh hưởng đến vị trí của cung trượt giới hạn. .............................................. 20
Hình 2.3. Vị trí thử đầu tiên của cung trượt giới hạn .................................................................... 21
Hình 2.4. Mặt trượt giả định. a) theo cung trịn ; b) khơng theo cung trịn ................................... 22
Hình 2.5. Tổ hợp lực tác dụng lên mảnh ....................................................................................... 23
Hình 2.6. a) Mặt trượt giả định theo Janbu; b) Các lực tác dụng lên mảnh. ................................. 28
Hình 2.7. Hệ số điều chỉnh f0 theo Janbu. ..................................................................................... 29
Hình 2.8. Biểu đồ xác định hệ số mj theo phương pháp Bishop. .................................................. 31
Hình 2.9. FS xác định theo Spencer .............................................................................................. 33
Hình 2.10. Các hàm số biểu diễn tỷ số X/E trong phương pháp M-P. .......................................... 34
Hình 2.11. FS trong phương pháp M-P. ........................................................................................ 34
Hình 3.1. Mơ hình tính tốn điển hình với hệ số mái m=1.(MNS max) ....................................... 43
Hình 3.2. Mơ hình tính tốn điển hình với hệ số mái m=2.(MNS min) ........................................ 44
Hình 3.3. Mơ hình tính tốn điển hình với cọc đóng ở cao trình -1.00 ( m=2). ............................ 46
Hình 3.4. Mơ hinh tính tốn điển hình với cọc đóng ở cao trình +7.00 ( m=2). ........................... 48
Hình 3.5. Mơ hinh tính tốn điển hình trog trường hợp có xét ảnh hưởng của thảm bê tông gia
cố mái và rọ đá ( m=1.5).................................................................................................... 49


Hình 3.6. Mơ hinh tính tốn điển hình trong trường hợp đóng cọc ở đỉnh kè và có xét ảnh
hưởng của thảm bê tông gia cố mái và rọ đá ( m=1.5). ..................................................... 50
Hình 3.7. Mặt cắt 2D mơ phỏng Phase 1. ...................................................................................... 54
Hình 3.8. Biểu đồ vùng biến dạng trên mái dốc khi vừa thi cơng xong. ....................................... 55
Hình 3.9. Chuyển vị Ux theo phương ngang trong Phase 1. ......................................................... 55
Hình 3.10. Chuyển vị Uy theo phương đứng trong Phase 1. ......................................................... 55
Hình 3.11. Mặt cắt 2D mơ phỏng Phase 2. .................................................................................... 56
Hình 3.12. Biểu đồ vùng biến dạng khi mái dốc đạt độ ổn định. .................................................. 57
Hình 3.13. Chuyển vị theo phương ngang Ux khi cơng trình đạt độ ổn định. .............................. 57
Hình 3.14. Tổng chuyển vị theo phương đứng Uy khi cơng trình đạt độ ổn định ........................ 58

Hình 3.15. Mơ hình mơ phỏng mái dốc có xét ảnh hưởng của thảm gia cố mái. .......................... 59
Hình 3.16. chuyển vị theo phương x khi thi công xong phần rọ đá và thảm BT gia cố. ............... 60
Hình 3.17. chuyển vị theo phương y khi thi công xong phần rọ đá và thảm BT gia cố. ............... 60
Hình 3.18. chuyển vị theo phương x khi thi công xong đường giao thơng. .................................. 61
Hình 3.19. chuyển vị theo phương y khi thi cơng xong đường giao thơng. .................................. 61
Hình 3.20. tổng chuyển vị theo phương x khi cơng trình ổn định. ................................................ 61
Hình 3.21. Biểu đồ vùng biến dạng của mái dốc cơng trình. ........................................................ 62


MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các phương pháp phân tích ổn định mái dốc bằng trạng thái cân bằng giới hạn ......... 24
Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm thảm bê tơng trên máng sóng tại Viện KHTL Việt Nam .............. 35
Bảng 3.1. Thông số đầu vào của các lớp đất trong chương trình GeoSlope/W ............................ 42
Bảng 3.2. FS ứng với hệ số mái m=1→3, trong trường hợp mực nước sông max. ..................... 42
Bảng 3.3. FS ứng với hệ số mái m=1→3, trong trường hợp mực nước sông min ....................... 43
Bảng 3.4. FS ứng với hệ số mái m=1→3 trong trường hợp cọc đóng ở cao trình chân kè ........... 45
Bảng 3.5. FS ứng với m=1→3 trong trường hợp cọc đóng ở cao trình đỉnh kè ............................ 47
Bảng 3.6. FS ứng với m=1→3 trong trường hợp có xét ảnh hưởng của thảm bê tông và rọ đá gia
cố mái tại mực nước sông min........................................................................................... 48
Bảng 3.7. FS ứng với m=1→3 trong TH có xét ảnh hưởng của thảm bê tơng và rọ đá gia cố mái
tại mực nước sông min và cọc ở vị trí đỉnh kè .................................................................. 49
Bảng 3.8. Quan hệ FS và m khi có đóng cọc và khơng đóng cọc theo phương pháp M-P. .......... 50
Bảng 3.9. Thơng số đất nền sử dụng cho bài toán. ........................................................................ 53
Bảng 3.10. Chuyển vị theo phương x của các giai đoạn tính tốn. .............................................. 58
Bảng 3.11. Chuyển vị theo phương x của các giai đoạn tính tốn trong TH có xét ảnh hưởng của
thảm gia cố mái.................................................................................................................. 62


-1-


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
 Cùng với lũ lụt, bão lốc, sạt lở bờ sông đang là vấn đề lớn của nhiều quốc gia
trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Sạt lở bờ sơng là một quy luật tự nhiên,
nhưng gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông như: gây
mất đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thể huỷ hoại tồn bộ
một khu dân cư, đơ thị.
 Q trình xói, bồi, biến hình lịng dẫn, sạt lở mái bờ sơng trong các điều kiện tự
nhiên và có tác động của con người vô cùng phức tạp.
 Việc xác định các nguyên nhân, cơ chế, tìm các giải pháp quy hoạch, cơng trình
nhằm phịng, chống và hạn chế tác hại của q trình sạt lở là việc làm có ý nghĩa rất lớn
và rất cần thiết đối với sự an toàn của các khu dân cư, đô thị, đối với công tác quy
hoạch, thiết kế và xây dựng các đô thị mới.
 Dọc theo bờ sông Tiền đoạn đi qua xã biên giới Vĩnh Xương, thị xã Tân Châu
tình trạng sạt lở đang diễn ra hết sức phức tạp, cùng với đó là tình trạng ngập lụt vào
mùa lũ gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân. Do đó, cần phải đầu tư xây
dựng cơng trình bảo vệ bờ sơng kết hợp nâng cao trình mặt đất tự nhiên để vượt lũ là
điều hết sức cần thiết. Một trong những giải pháp hợp lý cho cơng trình xây dựng bờ kè
ven sông là việc sử dụng thảm bê tông tự chèn bảo vệ mái, thảm đá chống xói lở chân
mái dốc bờ kè và kết hợp với hệ cọc BTCT nhằm ổn định thảm bê tông cũng như hạn
chế sự dịch chuyển ngang của đất nền ven sông.
 Với điều kiện địa chất chủ yếu là đất phù sa, dưới tác dụng của lớp đất đắp cao,
tải trọng đường giao thơng trên bờ kè, q trình cố kết diễn ra trong đất nền gây biến
dạng và tác động đến độ ổn định tổng thể của mái dốc. Đây là vấn đề rất quan trọng
trong việc tính tốn mà các nhà thiết kế cần hiểu rõ để lựa chọn phương án hợp lý.


-2-

2. Mục tiêu nghiên cứu

 Phân tích ảnh hưởng của cao trình mực nước đến độ ổn định mái dốc cơng
trình.
 Phân tích ảnh hưởng của cọc đỡ chân khay đến hệ số an toàn FS, ảnh hưởng của
tải trọng do thảm bê tông và rọ đá gia cố mái tác dụng.
 Đánh giá và so sánh hệ số an tồn FS trong các trường hợp tính tốn, từ đó rút
ra sự tương quan giữa m và FS.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
 Nghiên cứu về lý thuyết: Nghiên cứu các phương pháp lý thuyết phân tích tính
tốn độ ổn định của mái dốc cơng trình.
 Tính tốn và kiểm tra độ ổn định bằng phần mềm Geo Slope/W 2007.
 Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 2D: sử dụng phương pháp PTHH thông qua
phần mềm Plaxis để mô phỏng, phâ
 Phân tích sự làm việc của đất nền và kết cấu cơng trình.
4. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
 Khoa học đã đạt được những thành tựu đáng kể trong cơ học vật rắn biến dạng
và trong phương pháp phần tử hữu hạn. Do đó việc nghiên cứu tính tốn sự làm việc của
cơng trình và ứng xử của đất nền là một trong những ứng dụng đó, cho ta cái nhìn khoa
học tổng qt về cơng trình từ q trình thi cơng cho đến q trình sử dụng.
 Với việc mô phỏng gần giống với điều kiện thực tế sẽ cho ta có thể kiểm sốt
được trạng thái ứng xử của đất và các nguyên nhân tác động lên chúng, bằng cách lựa
chọn và xác định các thông số phù hợp.
 Với việc sử dụng các phần mềm chuyên dụng địa kỹ thuật sẽ giúp các kỹ sư
thiết kế có thể tìm ra lời giải chính xác hơn, tối ưu hơn,…và có thể dự đốn các yếu tố
phức tạp ảnh hưởng trong q trình thi cơng nhằm giảm nguy cơ gây hại đến cơng trình.


-3-

 Vấn đề sạt lở bờ sông đang xảy ra nghiêm trọng ở ĐBSCL và đặc biệt là ở các
khu vực đầu nguồn với lưu tốc lớn. Việc tìm hiểu đánh giá đúng khả năng làm việc của

đất nền là rất cần thiết, vì nó quyết định việc lựa chọn phương án kè. Một số phương án
kè như: tường chắn BTCT, tường thép, tường cọc bản BT DWL,… thì cho hiệu quả về
mặt kinh tế là không cao khi chiều dài bờ sông cần gia cố là quá lớn. Trong đề tài này
tác giả tập trung nghiên cứu khả năng tự ổn định của mái dốc với hệ số mái thích hợp,
tận dụng tối đa sự làm việc của đất nền dưới tác động của tải trọng. Đồng thời đảm bảo
được an toàn về kỹ thuật và tiết kiệm tối đa về chi phí để có thể áp dụng rộng rãi trong
khu vực.
5. Hạn chế của đề tài
 Trong đề tài này tác giả chỉ phân tích trên cơ sở lý thuyết tính tốn, mơ phỏng
tính tốn bằng phần mềm, chưa có điều kiện quan sát chuyển vị và biến dạng thực tế của
cơng trình, từ đó chưa có cơ sở để so sánh giữa thực tế và lý thuyết tính tốn.
 Do cịn nhiều hạn chế nên tác giả chỉ khảo sát nghiên cứu ở một đoạn sông
ngắn, để có cái nhìn tổng qt hơn cần phải có cơng trình nghiên cứu với quy mơ rộng
lớn hơn với nhiều đặc điểm địa chất khác nhau. Từ đó tổng hợp và đưa ra kết luận
chung cho vùng.


-4-

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BỜ
KÈ KẾT HỢP GIẢI PHÁP THẢM BÊ TÔNG GIA CỐ MÁI
1.1. Tổng quan về cơng trình kè bảo vệ bờ sơng
Việc tính tốn ổn định mái dốc cơng trình kè bảo vệ bờ sơng đang được sử dụng
rộng rãi đê ổn định bờ sơng tránh xói lở, cũng như bảo vệ các cơng trình HTKT ven
sơng đang được sử dụng rộng rãi và khá phổ biến ở một số quốc gia. Tuy nhiên, hiệu
quả của cơng trình trong việc phịng chống xói tại những khu vực có khả năng sạt lở cao
bên bờ sông Tiền cần phải được tính tốn ổn định một cách chính xác nhất, an tồn nhất
để tránh các sự cố có thể xảy ra trong q trình thi cơng cũng như sử dụng.
1.1.1. Các dạng mặt cắt ngang
Trong thực tế xây dựng cơng trình bờ kè, thường gặp các dạng mặt cắt ngang như

sau:
 Bờ kè dạng thẳng đứng (a): khối lượng xây lắp lớn nhưng tiện lợi trong qua trình
sử dụng. Dạng này thường được sử dụng ở những nơi có dịng sơng sâu, có nhiều tàu
thuyền qua lại, ít chiếm diện tích.
 Bờ kè nghiêng (b): đơn giản và ít tốn kém nhưng không thuận tiện trong việc
khai thác và sử dụng, chủ yếu dùng để bảo vệ bờ.
 Bờ kè hỗn hợp nửa nghiêng nửa đứng (c) và (d): được sử dụng ở những nơi có
mực nước thấp hoặc mực nước cao kéo dài trong năm.
Tùy địa hình và cơng năng của sử dụng của cơng trình mà có sự lựa chọn hợp lý
nhất, mỗi giải pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, trong đó bờ kè hình (b) là kinh tế
hơn các dạng còn lại và thường được áp dụng rộng rãi do chi phí thấp.


-5-

Hình 1.1. Các dạng mặt cắt ngang cơng trình bờ kè
1.1.2. Các bộ phận kết cấu của cơng trình bờ kè
Cấu tạo các bộ phận bờ kè thông thường gồm 3 bộ phận chính: kết cấu đỉnh mái, kết
cấu mái và kết cấu chân khay (hình 1.1.2).

Hình 1.2. Cấu tạo các bộ phận của kết cấu bờ kè


-6-

1.1.2.1. Kết cấu đỉnh mái:
Đỉnh mái thường được kết hợp với các cơng trình phụ như: cơng viên, nền
đường,… các giải pháp cấu tạo đỉnh mái thường dùng là:
 Đá hộc xây với chiều dày lớn hơn hoặc bằng chiều dày của nền đường phía
trong.

 Sử dụng các khối bê tơng trọng lực kết hợp với các cơng trình phụ trợ.
 Kết cấu cọc hoặc cừ trong các trường hợp có cơng trình phụ trợ kết hợp như: lan
can cơng viên, chỗ neo đậu tàu thuyền…
1.1.2.2. Kết cấu mái
 Mái là bộ phận cốt lõi của kết cấu bờ kè, kết cấu mái phụ thuộc vào độ dốc mái
vừa để ổn định tổng thể vừa để duy trì các ổn định cục bộ chống lại mọi tác nhân bên
ngoài: tàu thuyền, dịng chảy và các ngun nhân gây xói lở, tạo vẻ mỹ quan…
 Yêu cầu chung của kết cấu mái khơng địi hỏi q kiên cố, thiết kế thi công trên
nguyên tắc tận dụng triệt để các vật liệu địa phương, cũng như khả năng thi công tại
chỗ. Một số dạng kết cấu mái phổ biến:
 Đá hộc lát một lớp hoặc hai lớp phía trong có tầng lọc ngược.
 Thảm lưới VĐKT, thảm thực vật…
 Mái bằng bê tơng cốt thép đúc sẵn có kích thước hoặc tấm BTCT đổ tại chỗ.

Hình 1.3. Kết cấu mái bằng tấm BTCT đổ tại chỗ


-7-

1.1.2.3. Kết cấu chân khay
 Chân khay là điểm tựa cho kết cấu mái và đỉnh, thường được thi công dưới nước
nên đòi hỏi mức độ ổn định cao hơn các bộ phận khác của bờ kè. Giải pháp thông
thường của chân khay là sử dụng đá hộc,kết cấu bê tông trọng lực.
 Ở nhũng vùng đất yếu chân khay thường được làm bằng cừ hoặc cọc BTCT hạ
xuống tầng đất tốt.

Cọc chân khay

Hình 1.4. Kết cấu bờ kè có cọc chân khay
1.1.3. Một số giải pháp mới trong công trình phịng chống xói lở.

1.1.3.1. Sử dụng VĐKT để gia cƣờng nền đất thân kè
Khi các cơng trình kè gia cố mái, mỏ hàn bằng đất đắp có chiều cao đất đắp lớn,
có thể dẫn đến khả năng trượt mái hoặc chuyển vị ngang của đất đắp, vải địa kĩ thuật có
thể đóng vai trị cốt gia cường cung cấp lực chống trượt theo phương ngang nhằm gia
tăng ổn định của mái dốc. Trong trường hợp này vải địa có chức năng gia cường.


-8-

Hình 1.5. Trải vải địa kỹ thụât là tầng lọc mái kè
1.1.3.2. Các loại thảm bảo vệ mái và chống xói đáy
Để tăng cường tính ổn định và mềm dẻo của khối bảo vệ mái, từ lâu đã có nhiều
nghiên cứu chế tạo các loại thảm được chế tạo từ vải địa kỹ thụât, vải bằng sợi tổng hợp
có cường độ cao, sợi nilon...để chứa bêtông hoặc chứa đất, cát làm thảm bảo vệ mái bờ
sơng và chống xói đáy chân bờ sông như là thảm phủ bằng vải địa kỹ thụât, thảm
bêtông túi khuôn, thảm túi cát, ống, túi địa kỹ thụât....

Hình 1.6. Một số loại thảm túi khn được bơm đầy bằng bê tông


-9-

1.1.3.3. Thảm tấm bêtông liên kết bằng dây mềm
Thảm tấm bê tông liên kết bằng dây mềm là loại thảm sử dụng các khối bê tông
liên kết chúng lại với nhau bằng móc nối, dây nilon...Kết cấu loại này đã được ứng dụng
rộng rãi ở nhiều nước như Đan Mạch, Trung Quốc, Nhật Bản...để chống xói đáy và bảo
vệ mái bờ.

Hình 1.7. Thảm tấm bê tơng liên kết bằng dây nilon
1.1.3.4 Thảm đá

Thảm đá (RENO MATTRESS) được chế tạo tại chỗ trên mái bờ bằng cách liên
kết các vỏ rọ đá lại với nhau trước khi hoàn thiện rọ đá. Thảm rọ đá được sử dụng ở
nhiều nơi trên thế giới, trong đó nổi bật có sản phẩm thảm rọ đá của hãng Maccaferri.

Hình 1.8. Thảm đá bảo vệ mái dốc bờ kênh


- 10 -

1.1.3.5. Thảm rồng đá bằng túi lƣới (Rock Rolls)
Thảm rồng đá bằng túi lưới được sử dụng rộng rãi ở Anh. Đá hộc được bọc trong
các túi lưới tạo nên tấm thảm và được đặt dưới chân bờ để chống xói. Loại thảm này rất
linh hoạt, mềm dẻo và tạo được các kẽ hở thụân lợi để thực vật mọc lên, tăng cường ổn
định chân bờ. Có thể sử dụng các loại đá có kích thước nhỏ hơn so với đá để tạo rọ đá.
Độ bền của loại thảm này phụ thuộc vào vật liệu làm túi lưới.

Hình 1.9. Thảm rồng đá túi lưới
1.2.

Tổng quan về thảm bê tông tự chèn [1]

1.2.1. Giới thiệu
Thảm bê tông lắp ghép tự chèn có tên là P.Đ.TAC-178 cao 18cm, do TS. Phan
Đức Tác phát minh và đã nhận được bằng sáng chế độc quyền số 178. Là loại thảm
được lắp ghép từ các cấu kiện bê tông đúc sẵn tại chỗ. Các cấu kiện có cấu trúc mặt trên
gần với cấu trúc đáy tổ ong mật, mặt dưới gồm 6 chân tự chèn: nằm trên 3 cạnh xen kẽ
lệch nhau nghiêng một góc α ra ngồi mặt lục giác sao cho khi lắp ghép chân tự chèn
của cấu kiện này nghiêng ra ngoài khớp với chân tự chèn nghiêng vào của cấu kiện. Mỗi
cấu kiện có 6 cấu kiện lắp ghép vào 6 cạnh trong đó có 3 cấu kiện chèn trên xuống và 3
cấu kiện chèn dưới lên tạo thành một liên kết hình nêm 3 chiều vừa chống lún cục bộ

vừa liên kết trọng lượng chống áp lực kéo ra của sóng.


- 11 -

Hiện nay, thảm đang được ứng dụng rộng rãi và thành công tại một số nơi thuộc
tỉnh An Giang và ĐBSCL, mang lại hiệu quả tích cực trong việc phịng chống sạt lở bờ
sơng.

Hình 1.10. Cấu kiện bê tơng đúc sẵn cao 18cm

Hình 1.11. Cấu kiện bê tơng đúc sẵn lắp ghép trên mặt bằng
1.2.2. Cấu tạo và vai trò
Thảm BT lát mái được cấu tạo từ 3 lớp : lớp 1 là vải địa kỹ thuật, lớp 2 là lớp đá
dăm 1x2, lớp 3 là các cấu kiện bê tông đúc sẵn được lắp ghép vào đúng vị trí.
Hai đầu thảm được khố bằng dầm BTCT, riêng phần chân mái thảm có thể được
cố định bằng cọc BTCT có dầm chặn.
Đất giữa khoảng cách hai cọc có thể bị xói lở do sóng nên được khắc phục bằng
hệ gồm bao tải cát tạo mái, VĐKT, thảm rọ đá.


- 12 -

Thảm BT
Đádăm
Vảiđịa KT

Thảm đá

Cọc BTCT


Hình 1.12. Cấu tạo mái dốc bằng thảm BT kết hợp thảm đá có cọc đỡ chân khay

Hình 1.13. Lát mái bằng thảm bê tông lắp ghép tự chèn
1.2.3. Ƣu và khuyết điểm
Mặt đáy tiếp xúc nền có diện tích nhỏ, độ xốp lớn tạo nên đệm nước, đệm khí,
giảm áp tốt, giảm lực đẩy nổi và giảm dịng chảy dưới lớp đệm cơng trình hạn chế hiện
tượng mất đất, tiết kiệm vật tư xây dựng từ 30~50% so với khối lập phương.
Khe lắp ghép mặt trên nhỏ, gấp khúc che kín nền phân bố đều, thốt nước đều và
nhanh trong mái cơng trình giảm tải gây trượt tốt.