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
------------oOo------------
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : NGUYỄN ĐẶNG THANH MINH
Phái : Nam
Ngày sinh : 06-3-1967
Nơi sinh : Vónh Long
Chuyên ngành : Công Trình Trên Đất Yếu
Mã số ngành :31.10.02
I- TÊN ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ KÈ
VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ NƯỚC NỔI
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG.
II- NHIỆM VỤ & NỘI DUNG :
1. Nhiệm vụ :
Nghiên cứu ổn định & biến dạng của công trình bờ kè ven sông trong điều kiện
đất yếu và nước nổi ở Đồng Bằng sông Cửu Long.
2. Nội dung :
* PHẦN I :
TỔNG QUAN
Chương 1 : Tổng quan về các công trình bờ kè ven sông trên đất yếu
ở ĐBSCL.
* PHẦN II :
NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu các đặc điểm cơ bản của đất yếu và nước nổi
ở Đồng Bằng sông Cửu Long.
Chương 3:
Nghiên cứu cấu tạo bờ kè ven sông trong điều kiện đất
yếu và nước nổi ở Đồng Bằng sông Cửu Long.
Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán về ổn định cho bờ kè
ven sông trong điều kiện đất yếu và nước nổi.
Chương 5 : Nghiên cứu về biến dạng đối với nền đất yếu sau tường
bờ kè ven sông trong điều kiện đất yếu và nước nổi.
Chương 6: Ứng dụng kết qủa nghiên cứu để tính toán cho công trình
bờ kè thực tế ven sông ở Tỉnh Vónh Long.
* PHẦN III :
KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
Kết luận & kiến nghị.
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
TS. LÊ BÁ VINH
Chương 7:
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG -TS. LÊ BÁ VINH
CHỦ NHIỆM NGÀNH
BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH
GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG
Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH
SUMARY OF THESIS
Riverbank erosion and sliding which had caused considerate damages to local
people and the Government for recent decades in Vietnam, exspecially in some
areas of the Mekong Delta.
The Mekong Delta was place where these happened most. The measuring and
designing works to protect the riverbanks had to face with many difficult problems
which were related to the deformation and stabilization of riverbank works in the
Mekong Delta.
The main purpose of this Thesis is to study theories of the deformation and
stabilization for the river embankment in the Mekong Delta, to point out the
measure solution and reasonable infrastructure for this kind of work.
The Thesis consists of 3 Parts which are including 7 Chapters.
PART 1: OVERVIEW.
Chapter 1: The overview research on the erosion, sliding of soil along rivers and
river embankment works.
PART 2: RESEACH AND DEVELOPMENT.
Chapter 2: The research on major features of soft soil, affections of floodness and
erosion to riverbank in the Mekong Delta.
Chapter 3: The study of some infrastructures of river embankment works in the
Mekong Delta.
Chapter 4: The study of theories on measuring the deformation and stabilization of
river embankment works.
Chapter 5: The research on deformation of soil foudation behide the soil retaining
wall.
Chapter 6: The application of the research result to calculate and select the
resonable solution for present river embankment works.
PART 3: CONCLUSION AND PROPOSAL .
Chapter 7: The remark and conclusion on calculating, Proposal on the existent
problems which are needed to take more reseach.
The final Part of this Thesis will be the Anneses on calculating, the results
and documentations for reference.
Lời Cảm Ơn
Xin chân thành cảm ơn q Thầy Cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt
những kiến thức khoa học q báu, trong những năm học qua và đến khi luận
án hoàn thành.
Chân thành cảm ơn Giáo Sư Tiến Só Khoa Học LÊ BÁ LƯƠNG và
Tiến Só LÊ BÁ VINH đã giảng dạy và hướng dẫn tận tình trong học tập,
nghiên cứu khoa học và hoàn thành luận án .
Chân thành cảm ơn q thầy cô:
Giáo Sư Tiến Só Khoa Học NGUYỄN VĂN THƠ
Giáo Sư Tiến Só Khoa Học HOÀNG VĂN TÂN
Tiến Só CHÂU NGỌC ẨN
Tiến Só CAO VĂN TRIỆU
Phó Giáo Sư Tiến Só TRẦN THỊ THANH
Tiến só LÊ BÁ KHÁNH
Đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức khoa học quý báu cho em
và những học viên cao học, có đủ kiến thức để thực hiện luận án và nâng cao
trình độ chuyên môn.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô, Anh Chị Phòng Đào Tạo Sau
Đại Học đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận án.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2003
HỌC VIÊN
NGUYỄN ĐẶNG THANH MINH
TÓM TẮT LUẬN ÁN
Sạt lở bờ sông trong những thập niên gần đây, đã gây nhiều thiệt hại về
người và của cải vật chất cho người dân và chính quyền địa phương ở Việt Nam,
đặc biệt là ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Đồng Bằng Sông Cửu Long là nơi xảy ra nhiều nhất. Việc tính toán và thiết
kế những công trình bảo vệ bờ sông đã gặp nhiều khó khăn về vấn đề ổn định và
biến dạng của công trình ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Mục đích của luận văn là nghiên cứu các lý thuyết tính toán ổn định và biến
dạng của bờ kè ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long, nhằm tìm ra giải pháp tính
toán và cấu tạo hợp lý cho loại công trình này.
Luận án bao gồm 3 phần và 7 chương.
PHẦN I: TỔNG QUAN
Chương 1: Tổng quan về các công trình bờ kè ven sông trên nền đất yếu ở
Đồng Bằng Sông Cửu Long.
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU & PHÁT TRIỂN
Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm cơ bản của đất yếu, tình hình lũ lụt và xói
lở bờ sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Chương 3: Nghiên cứu một số dạng cấu tạo của công trình bờ kè ven sông
ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Chương 4: Nghiên cứu lý thuyết tính toán về ổn định và chọn giải pháp
tính toán cho công trình bờ kè ven sông.
Chương 5: Nghiên cứu về biến dạng đối với nền đất sau tường chắn ven
sông trên đất yếu.
Chương 6: Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán và chọn giải pháp hợp lý
cho công trình bờ kè thực tế ven sông ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7: Nhận xét, kết luận và kiến nghị các vấn đề cần nghiên cứu tiếp tục.
Phần cuối của luận án là các tài liệu tham khảo, phụ lục tính toán và kết quả
thí nghiệm đất do tác giả thực hiện.
CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học :
Giáo Sư Tiến Só Khoa Học LÊ BÁ LƯƠNG
Tiến Só LÊ BÁ VINH
Cán bộ chấm nhận xét 1 :
Giáo Sư Tiến Só Khoa Học NGUYỄN VĂN THƠ
Cán bộ chấm nhận xét 2 :
Tiến Só CAO VĂN TRIỆU
Luận văn Thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , ngày . . . . tháng 8 năm 2003.
Luận văn Thạc Só
Trang 1
MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:
Đồng bằng sông Cửu Long (Mekong Delta) bao gồm 12 tỉnh: Long An, Tiền
Giang, Bến Tre, Đồng Tháp, Vónh Long, Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau,
Kiên Giang và An Giang, trong đó có khoảng 50% dân cư sống tập trung ở ven sông
Tiền và sông Hậu.
Hầu hết các tỉnh trên có địa hình sông ngòi chằng chịt, địa chất rất yếu, sạt lở bờ
sông và lũ lụt xảy ra nhiều nơi đã gây thiệt hại lớn về người và của hàng năm.
Từ xưa đến nay rất nhiều dạng bờ kè đã được xây dựng để chống xói lở bờ
và bảo vệ các công trình xây dựng ven sông. Tuy nhiên có nhiều công trình bờ kè
đã xảy ra sự cố như bị trượt, nghiêng, sụp đổ hoàn toàn hoặc phải gia cố sửa chữa
lại rất tốn kém.
Vì vậy việc nghiên cứu về ổn định và biến dạng của công trình bờ kè là
nhằm tìm ra các giải pháp hợp lý ,để bổ sung trong việc tính toán thiết kế xây dựng
các công trình bờ kè ven sông ở ĐBSCL.
Trong phạm vi đề tài, tác giả nghiên cứu các vấn đề sau :
1- Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định tường bờ kè cọc bản có 1 neo.
2- Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định và biến dạng của nền đất yếu sau
tường bờ kè.
3- Chọn phương pháp tính toán và cấu tạo hợp lý phù hợp với nền đất yếu
ven sông ở ĐBSCL.
Đề tài nghiên cứu có ý nghóa thực tiễn và cần thiết hiện nay.
2. HẠN CHẾ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU:
Đề tài nghiên cứu chủ yếu đi sâu về lý thuyết tính toán, phạm vi giới hạn
trong bài toán phẳng 1 chiều.Việc nghiên cứu thí nghiệm ngoài hiện trường còn
nhiều khó khăn và hạn chế.
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
PHẦN I:
CHƯƠNG 1:
Trang 2
TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH BỜ KÈ VEN
SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU
LONG (Mekong Delta)
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÓI LỞ ĐẤT VEN SÔNG Ở ĐBCSL:
Đồng bằng sông Cửu Long (Mekong Delta) bao gồm 12 tỉnh, có 2 nhánh
sông chính chảy qua là sông Tiền và sông Hậu, đều đổ ra biển Đông qua 9 cửa
gồm: cửa Đại, cửa Tiểu, cửa Hàm Luông, cửa Cổ Chiên, cửa Cung Hầu, cửa Định
An, cửa Trần Đề và cửa Bassac. Đây là hệ thống sông lớn nhất Việt Nam.
Do đặc điểm về địa hình phức tạp, địa chất yếu. Chế độ dòng chảy, lũ lụt…
đã xảy ra nhiều đợt xói lở đất trong nhiều năm qua, đã gây thiệt hại lớn về người và
của.
Chỉ riêng trong năm 2000, dọc theo tuyến bờ sông Tiền và sông Hậu thuộc
hệ thống sông Cửu Long, các nhà nghiên cứu đã khảo sát thực tế thống kê được 68
điểm sạt lở lớn: Tỉnh Đồng Tháp 16 điểm, Vónh Long 10 điểm, Bến Tre 4 điểm,
Cần Thơ 6 điểm, Sóc Trăng 1 điểm, Trà Vinh 7 điểm sạt lở.
1.1.1. Tình hình xói lở ở một số tỉnh trong năm 2000:
- Xói lở ở khu vực Thường Phước, huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp thuộc
vào loại mạnh nhất trong tổng số 68 điểm xói lở trên toàn tuyến sông Cửu Long,
mức bình quân sạt lở sâu vào bờ từ 30m đến 50m/năm. Mỗi năm sạt lở ở khu vực
này đã làm mất đi hàng chục căn nhà, hàng trăm căn hộ phải di dời, hàng trăm
hecta đất ven bờ sông bị nước cuốn trôi.
- Ở thị trấn Tân Châu, tỉnh An Giang, chỉ riêng trận lũ lịch sử năm 2000, đã
xảy ra các đợt sạt lở lớn, làm đổ nhiều nhà. Vào tháng 3 năm 2000 đoạn bờ sông từ
UBND huyện Tân Châu về phía hạ lưu, lở một khối đất dài 50m sâu vào bờ 8m sụp
xuống sông. Vào ngày 6/12/2000 tại công viên trước UBND huyện Tân Châu, sạt lở
khối đất dài gần 45m, sâu vào bờ 20m. Ngày 21/12/2000 đoạn bờ sông dưới trạm đo
thủy văn Tân Châu đến cửa kinh Vónh An, một khối đất dài 50m sâu vào bờ 40m bị
sụp xuống sông, mang theo nhiều căn nhà, cột điện và các công trình kiến trúc
khác.
- Ở thị xã Sa Đéc tỉnh Đồng Tháp, sạt lở bở sông kéo dài nhiều năm với
phạm vi dài hơn 10km và tiến sâu vào bờ gần 3km, đã làm nhấn chìm 3 làng, 1
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 3
trường Trung Học, trụ sở Sở Thủy Lợi, Sở Lương Thực, Chi cục Thống kê, Công ty
Ngoại Thương và hư hỏng toàn bộ tuyến cừ thép dài 500m,…
- Bến phà Mỹ Thuận, ở 2 phía bờ sông Tiền liên tục bị sạt lở với tốc độ 14 –
15m/năm, làm sụp đổ 1 dãy phố, 2 bến phà. Từ năm 1978 đến nay bến phà Mỹ
Thuận đã phải di dời đến 6 vị trí.
Tổng hợp một số vị trí sạt lở sông Tiền và sông Hậu trong giai đoạn 1966-2002:
Chiều dài
Chiều sạt lở
sạt lở
sâu vào bờ
(km)
(m)
Thường Phước - Thường Thới Tiền
6
1250
Hồng Ngự
8
110
An Phong
4
120
Bờ trái sông Tiền Tân Thạnh
4
130
Mỹ Xuông
9
250
Châu Thành - Mỹ Thuận
6
350
4,5
400
Mỹ Luông - Long Điền
4
120
Sa Đéc
10
1200
Mỹ Hội Đông
6,5
350
4,5
800
3
300
2,6
100
2,8
300
Tên sông
Khu vực sạt lở
Chợ Lách - Bến Tre
Bờ phải sông Tiền
Sông Vàm Nao
Bờ trái sông Hậu Nhơn Hòa - An Châu
Khánh An - Khánh Bình
Bờ phải sông Hậu An Châu - Long Xuyên
Bình Thủy - Cần Thơ
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 4
1.1.2. Một số hình ảnh về sạt lở bờ sông ở ĐBSCL :
Hình 1 –1 : Sạt lở bờ sông khu vực thị trấn Tân Châu – An Giang
Hình 1 –2 : Sạt lở bờ sông Long Xuyên – An Giang
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Hình 1 –3 : Sạt lở bờ sông bến phà Mỹ Thuận – Tiền Giang
Hình 1 –4 : Sạt lở bờ sông Tiền – P.1 – TX. Vónh Long
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Trang 5
Luận văn Thạc Só
Trang 6
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH BỜ KÈ VEN SÔNG:
Để chống sạt lở bờ sông và để xây dựng các công trình ven sông phục vụ đời
sống, kinh tế của người dân ở địa phương, người ta đã xây dựng nhiều dạng bờ kè
thường chắn đất, tùy thuộc vào qui mô và yêu cầu sử dụng, các công trình này có
một số dạng như sau:
- Bờ kè phủ đá hộc hoặc tấm BTCT đúc sẵn.
- Bờ kè gồm các rọ đá ghép lại.
- Bờ kè có cốt là vải địa kỹû thuật.
- Bờ kè có tường và cọc đều bằng gổ (tràm, đước, dừa…)
- Bờ kè BTCT đổ tại chỗ hoặc lắp ghép.
- Bờ kè bằng thép hình.
- Bờ kè BTCT kết hợp thép hình.
Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân ảnh hưởng bất lợi đến công trình bờ kè
như: địa hình phức tạp của các nhánh sông, địa chất yếu, mưa lũ, phương pháp tính
toán… đã có nhiều sự cố hư hỏng xảy ra ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long và
những nơi khác.
Cho nên việc nghiên cứu tìm ra được những giải pháp hợp lý trong việc tính
toán cho công trình bờ kè, là rất cần thiết.
1.3. MỘT SỐ SỰ CỐ CỦA CÔNG TRÌNH BỜ KÈ (TƯỜNG CỌC BẢN):
Bờ kè sông Tiền: (Phường 1, Thị xã Vónh Long)
Hình 1-5 : Bờ kè sông Tiền, Phường 1, TX Vónh Long.
Học viên : Nguyễn Ñaëng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 7
- Bờ kè có cấu tạo: Cọc BTCT (35 x 35)cm dài 15m, khoảng cách 2m/1cọc.
Giữa các cọc lắp ghép các tấm đan BTCT dày 15cm để chắn đất, các cọc được neo
vào trong bằng thép 30.
- Sự cố: Do bị xói lở đất ở phía dưới đáy các tấm đan BTCT, khối đất sau
lưng tường chắn bị lún sụp, các cọc BTCT đều bị nghiêng ra sông.
- Phương án xử lý: Đã đóng thêm cọc neo BTCT dài 15 m cách cọc chữ T 2.5
m, tăng cường thép neo 40 neo sâu vào bờ.
Cầu xáng: (Hóc Môn – Củ Chi)
- Đường vào cầu phía Củ Chi bị trượt, phình trồi theo phương ngang. Sau khi
bị sự cố này, người ta đắp thêm bệ phản áp cao 2m. Nhưng sau đó vẫn bị trượt tiếp
theo phương dọc cầu.
- Phương án xử lý: Kéo dài cầu để làm giãm áp lực của khối đất đắp lên mố
cầu. Sau đó đóng tường cọc bản để bảo vệ ven bờ sông.
Cầu Cảng Bến Nghé:
- Sau khi đóng xong các cọc BTCT ven sông, người ta tiến hành san lấp cát
dọc bờ cảng, cát san lấp bị sạt ra sông, các cọc BTCT bị nghiêng và sau đó bị nứt
gãy do xà lan chở hàng va chạm vào cầu cảng.
- Phương án xử lý: Tính toán thiết kế lại kết cấu cọc, talus mái dốc, tính toán
lại ổn định, làm thêm tầng lọc ngược chống cát chảy ra sông, đóng thêm cọc BTCT
ven bờ sông.
Học viên : Nguyễn Ñaëng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 8
PHẦN II:
NGHIÊN CỨU ĐI SÂU & PHÁT TRIỂN
CHƯƠNG 2:
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU VÀ
NƯỚC NỔI Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
2.1. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐBSCL:
2.1.1. Cấu trúc địa chất:
- Cấu trúc ở ĐBSCL có dạng bồn trũng, kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu.
Toàn bộ lớp mặt là tầng trầm tích trẻ (trầm tích Holoxen) có tuổi khoảng 15.000
năm, có chiều sâu lớn lên tới 110m, gồm các loại đất: bùn sét hữu cơ, bùn sét xám
đen xen các lớp cát bụi xám tro, xám vàng, nâu xám, than bùn chứa mảnh vụn thực
vật RHZOPHORA, MELALENCA, LENCADON…khu vực này lớp đá sâu đến
900m.
- Cột địa tầng tổng hợp vùng ĐBSCL gồm các tầng chủ yếu sau:
Hình 2-1: Cột địa tầng tổng hợp khu vực ĐBSCL (Theo số liệu của phân hội KHĐC
công trình năm 1984)
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 9
Hình 2-2: Bản đồ phân vùng đất sét yếu ở ĐBSCL
2.1.2. Về khoáng chất của đất sét :
- Đất sét ở ĐBSCL, về khoáng chất thường có 3 thành phần:
Kaolinite (tỷ diện chiếm 20m2/g đất)
Illite (tỷ diện chiếm 80m2/g đất)
Montmorillonite (tỷ diện chiếm 800m2/g đất)
Trong đó khoáng chất Montmorillonite là phổ biến nhất, chiếm hàm lượng từ
50% đến 100%, là loại chứa ôxít nhôm, được thành tạo chủ yếu trong quá trình
phong hóa đá phún xuất, khoáng chất này kém bền vững, bị trương nở mạnh khi
gặp nước, có tính biến dạng lớn, chịu tải rất kém. Ở những khu vực gần cửa sông
hay cửa biển thường gặp Montmorillonite có hàm lượng lớn.
- Hàm lượng khoáng chất ở một số khu vực theo kết quả nghiên cứu chiếm tỷ
lệ như sau:
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 10
Khu vực
Hàm lượng (%)
Montmorillonite
Illite
Kaolinite
Rạch núi
50
30
30
Cần Giuộc
50
20
30
Cai Lậy
60
20
20
Long Xuyên
80
10
10
Nhị Q
100
0
0
Bảng 2-3: Hàm lượng khoáng chất của đất sét
2.1.3. Về tính thấm của đất :
- Khi dòng nước chuyển động trong đất thì xuất hiện áp lực thủy động và gây
ra hiện tượng xói ngầm trong đất, dẫn đến móng bị phá hoại hoàn toàn hay làm cho
công trình chống đỡ bị sụp lở.
- Trong điều kiện bảo hòa, dòng thấm tuân theo định luật Darcy: vận tốc
thấm tỷ lệ với gradien thủy lực.
+ Đối với đất rời :
Trong đó:
v=k.i
v: Vận tốc thấm (cm/s)
k: Hệ số thấm của đất được xác định bằng thí nghiệm trong
phòng hoặc ở ngoài hiện trường .
i: Gradien thủy lực, được tính:
i = Error! = Error!
+ Đối với đất dính: dòng thấm chỉ xuất hiện khi gradien thủy lực (i) lớn hơn 1
giá trị gradien thủy lực ban đầu (i0) của lớp đất dính, v được tính:
v = k (i – i0)
ính
át d
Đa
Đa
át r
ời
Tốcđộ thấm
v
0
Gradien i
io
Gradien ban đầu
Sơ đồ quan hệ giữa tốc độ thấm và gradien thủy lực
2.1.4. Sức chống cắt của đất:
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 11
- Sức chống cắt được tính theo tiêu chuẩn Mohr – Coulomb, viết cho trường
hợp ứng suất tổng:
= .tg + c
Trong đó:
: Ứng suất pháp (ứng suất toàn phần theo phương thẳng góc
với mặt trượt)
, c : Góc ma sát và lực dính tương ứng với ứng suất tổng
- Đối với loại đất dính bảo hòa nước, sức chống cắt theo tiêu chuẩn phá hoại
Mohr – Coulomb được tính theo công thức:
= ( - u)tg’ + c’
Trong đó:
u
: Áp lực nước lỗ rỗng trong đất
’, c’ : Góc ma sát và lực dính hữu hiệu của đất
( - u): Ứng suất tiếp xúc giữa các hạt đất (ứng suất hữu hiệu)
- Sức chống cắt của đất sét phụ thuộc nhiều vào độ ẩm và độ chặt của đất.
Khi độ ẩm giãm và độ chặt tăng thì sức chống cắt sẽ tăng lên.
- N.N Maslov chia lực dính kết ra thành 2 loại: Lực dính W (lực dính mềm)
và lực dính kết cấu trúc cC (lực dính cứng) .
Lực dính mềm W có nguồn gốc keo nước có tính chất mềm dẻo,
khi bị phá hoại có thể phục hồi lại.
Lực dính cứng CC có nguồn gốc xi măng, có tính dòn và dễ vỡ, khi bị
phá hoại không thể phục hồi lại được.
Biểu thức sức chống cắt có dạng:
f = .tgW + cW
Trong đó:
: Ứng suất pháp tuyến .
W
: Góc ma sát trong, phụ thuộc vào độ ẩm, độ chặt của đất.
cW
: Lực dính tổng cộng
c W = W + cC
(W: Chỉ số để biểu thị chỉ tiêu liên hệ đang xét với độ ẩm của đất)
2.1.5. Đặc trưng cơ lý của đất bùn ở một số tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long:
(Theo tài liệu của GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, 1978 – 1984 và GS.TSKH
Nguyễn Thanh, 1984)
Bảng tổng hợp các đặc trưng cơ – lý của đất bùn ở khu vực ĐBSCL
Học viên : Nguyễn Ñaëng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 12
Đồng Tháp
STT
Các chỉ tiêu cơ – lý
Long An
Bến Tre
Bùn sét
Bùn á
sét
Bùn sét
Bùn á
sét
Bùn sét
Bùn á
sét
1
Chiều sâu (m)
2-7
0-4
0,5-15
1,5-5
1,5-3
1,5-15
2
Số mẫu TN
28
13
58
7
14
35
-
-
-
-
-
14
17
15,5
43
23
30
32
33
31,5
34
32
42
6
Thành Cát 20,05m
phần hạt
(%) Bụi 0,050,005mm
Sét < 0,005mm
-
47
46
47
20
40
26
7
Thành phần HC (%)
7
14
6
3
5
2
8
Độ ẩm W%
62,03
101,2
73
45
64,8
42
9
Dung trọng tự nhiên W (T/m3)
1,62
1,43
1,53
1,77
1,59
1,79
1,0
0,71
0,88
1,22
0,96
1,26
3
Sỏi > 2mm
4
5
10
3
Dung trọng khô C (T/m )
3
11
Trọng lượng riêng T/m
2,64
2,62
2,63
2,7
2,69
2,7
12
Tỷ số rỗng
1,64
1,69
1,99
1,21
1,8
1,14
13
Độ bảo hòa G (%)
99,85
98,5
96,5
100
97
99,5
14
WT (%)
58,6
74,3
57
32,2
63,3
35,5
15
WP (%)
33,8
48,6
36
19,8
42,6
23,2
16
Wr (%)
24,8
25,7
21
12,3
20,6
13,3
17
Độ sệt B
1,14
2,04
1,76
2,03
1,06
1,49
18
(độ)
6
5
5
9
6
8
0,11
0,04
0,12
0,04
0,07
0,05
19
2
Lực dính C (kg/cm )
2
20
a1-2 (cm /kg)
0,105
0,203
0,14
0,09
0,14
0,07
21
E0 (kg/cm2)
15
8
11
18
11
24
22
Hệ số thấm K (cm/s)
-
-
2,2.10-4
-
5,6.10-6
0
STT
Các chỉ tiêu cơ – lý
An giang
Bùn sét
1
Chiều sâu (m)
2
Số mẫu TN
3
4
5
6
Cửu Long
Minh Hải
Kiên
Giang
Bùn sét Bùn á sét Bùn sét Bùn á sét
0-10,5
0-6,5
-
7.5 – 32
0-8
139
198
115
73
53
-
-
-
-
-
16
15
25
15
16
28
30
40
30
27
48
45
28
46
48
Sỏi > 2mm
Thành Cát 20,05m
phần hạt
(%) Bụi 0,050,005mm
Sét < 0,005mm
Học viên : Nguyễn Ñaëng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 13
7
Thành phần HC (%)
8
10
7
9
9
8
Độ ẩm W%
61,89
67,9
44,5
66,2
65,0
9
Dung trọng tự nhiên W (T/m3)
1,62
1,61
1,74
1,63
1,6
10 Dung trọng khô C (T/m )
1,0
0,96
1,2
0,98
0,97
11 Trọng lượng riêng T/m3
2,66
2,64
2,68
2,68
2,65
12 Tỷ số rỗng
1,66
1,75
1,23
1,73
1,73
13 Độ bảo hòa G (%)
99,2
100
97
100
99,6
14 WT (%)
59,1
64,1
31,5
61,2
57,7
15 WP (%)
35,3
39,28
18,8
36,89
33,3
16 Wr (%)
23,8
24,86
12,7
24,34
24,33
17 Độ sệt B
1,12
1,15
2,02
1,2
1,3
6
6
8
5
5
19 Lực dính C (kg/cm )
0,08
0,07
0,06
0,07
0,07
20 a1-2 (cm2/kg)
0,11
0,135
0,08
0,14
0,126
21 E0 (kg/cm2)
13
13
20
13
12
22 Hệ số thấm K (cm/s)
0
12.10-6
6,4.10-6
0
0
3
18 (độ)
2
2.2. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN VỀ ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA MẠO DỌC THEO
SÔNG TIỀN VÀ SÔNG HẬU Ở ĐBSCL:
2.2.1. Đặc điểm cơ bản về cấu tạo địa chất của bờ sông và đáy sông:
- Ven sông Tiền và sông Hậu từ Tân Châu, Hồng Ngự, Vónh Long, Mỹ Tho,
Cần Thơ… đất nền của các khu vực bị sạt lở bờ sông đều có cấu tạo bởi các lớp đất
yếu thuộc trầm tích Holoxen.
Tại Long Xuyên tỉnh An Giang, tầng đất bên trên gồm bùn sét kẹp cát mịn
kết cấu kém chặt và lớp bột dẻo chảy phủ lên, chiều dày lớp đất yếu sâu
tới 30m.
Ven bờ sông Tiền ở trong thành phố Mỹ Tho: tầng đất bên trên gồm lớp
bùn sét, xám đen trạng thái chảy, dẻo chảy dầy từ 3,9m đến 13,5m. Tiếp
đến là lớp sét màu xám loang lổ vàng nâu trạng thái dẻo mềm, dày từ
5,5m đến 10,5m.
Dọc bờ sông Hậu ở trong thành phố Cần Thơ: ở bên mặt là lớp sét xám
xanh xám vàng dẻo mềm có chiều dày thay đổi từ 0,6m đến 14m. Tiếp
đến là lớp bùn sét và bùn á sét màu xám xanh đen lẫn hữu cơ, trạng thái
nhão, có chiều dày từ 10,8m đến 14m.
Học viên : Nguyễn Ñaëng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 14
Dọc bờ sông Cổ Chiên thuộc sông Tiền, tại khách sạn Cửu Long Tỉnh Vónh
Long: trên cùng là lớp sét và sét pha cát, màu xám đen trạng thái mềm và
rất mềm, có chiều dày 10,4m có chứa các lớp thấu kính cát mịn lẫn bột
dày 2,7m 2,9m. Tiếp đến là lớp cát mịn kém chặt dày 15 – 20m, kế đến
là lớp bùn sét xen kẹp cát mịn màu nâu xám trạng thái dẻo chảy.
Ở thị xã Bến Tre, bờ sông Hàm Luông nhánh sông Tiền, đoạn ngã ba vàm
đến cầu Rạch Vông: trên cùng là lớp bùn sét màu xám nâu, trạng thái
chảy, kết cấu kém chặt, đôi chỗ kẹp cát bụi xám đen, chiều dày 16,5m.
Tiếp đến là lớp sét pha, nâu vàng, màu đỏ – xám trắng, trạng thái nửa
cứng, kết cấu chặt vừa, lẫn ít sỏi sạn vón kết, có chiều dày 3m. Kế đến là
lớp sét màu vàng nhạt, xám xanh trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặt vừa.
Nhận xét:
Từ một số cấu tạo địa chất ở dọc bờ sông Tiền và sông Hậu, hầu hết là đất
rất yếu gồm bùn sét, á sét trạng thái chảy, quá trình hình thành chưa cố kết và có
tính cơ học rất thấp, dễ bị xói lở khi có những tác động từ ngoài vào. Các lớp cát
nằm xen trong lớp sét, bùn sét thường là cát hạt rất mịn trạng thái kém chặt, khi có
nước ngầm hay dòng chảy của sông chảy qua, các hạt mịn dễ bị cuốn trôi, gây nên
hiện tượng xói ngầm tạo nên các hốc xoáy, kết quả là làm sạt lở các khối đất nằm ở
bên trên.
2.2.2. Đặc điểm cơ bản về địa mạo :
- Dọc sông Tiền và sông Hậu và các nhánh sông có dạng địa hình thấp, dòng
sông luôn bị xói mòn và bồi lắng, làm cho đáy sông bị lồi lõm, hình thành các cồn
cát ngầm.
Chính các cồn cát ngầm này đã làm vật cản làm dòng chảy bị chuyển hướng,
chảy rối và chảy áp sát vào bờ, tạo ra những hố xoáy sâu vào bờ.
- Bề rộng dòng sông có đoạn rộng 1,5 2km (ở sông Tiền, sông Cổ Chiên)
và 2 3km ở sông Hậu lại bị thu hẹp đột ngột có đoạn chỉ còn 300 600m. Nhiều
đoạn sông uốn khúc đổi dòng đột ngột, nhiều chổ đổi hướng 900 (ở Tân Châu, Châu
Đốc) hoặc đổi hướng 1100 1200 (ở Vónh Long). Tại những nơi đổi dòng, trắc diện
ngang của dòng bất đối xứng (1 bên bờ rất dốc, 1 bên bờ thoải) làm cho dòng chảy
thay đổi, lưu tốc tăng lên, tạo ra những rãnh xói sâu 20, 40, 45m nên dễ gây ra sự cố
sạt lở bờ sông.
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 15
MẶT CẮT DỌC ĐỊA HÌNH ĐÁY SÔNG
TỪ MỸ THUẬN ĐẾN KHÁCH SẠN CỬU LONG
m
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
0
1
2
3
PHÀ MỸ THUẬN
TRÊN SÔNG TIỀN
4
5
CỬA NƯỚC VÀO
SÔNG CỔ CHIÊN
6
7
8
9
10
11 Km
KHÁCH SẠN CỬU LONG
THI XÃ VĨNH LONG
Hình 2-3: Mặt cắt dọc địa hình đáy sông cổ chiên từ phà Mỹ Thuận đến khách sạn
Cửu Long – Tỉnh Vónh Long
2.3. MỘT SỐ MẶT CẮT ĐỊA CHẤT DỌC BỜ SÔNG, ĐIỂN HÌNH Ở ĐBSCL:
5m
ĐỊA CHẤT BỜ SÔNG TIỀN - MỸ THO
cát san lắp
0m
0
5m
10 m
lớp 1 :bùn sét xám đen dẻo chảy
2
lớp 2 :sét xám vàng nâu dẻo mềm
-9.5
15 m
20 m
1
-20
Hình 2-4: Mặt cắt địa chất dọc bờ sông Tiền – Mỹ Tho
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 16
ĐỊA CHẤT BỜ SÔNG HẬU - CẦN THƠ
5m
cát san lắp
0m
0
5m
10 m
lớp 1 :sét xám xám vàng xanh dẻo mềm
2
lớp 2 :bùn sét xám đen dẻo chảy
-9.5
15 m
20 m
1
-20
Hình 2-5: Mặt cắt địa chất dọc bờ sông Hậu – Cần Thơ
5m
ĐỊA CHẤT BỜ SÔNG TIỀN - VĨNH LONG
cát san lắp
0m
0
5m
10 m
1
lớp 1 :bùn sét xám đen dẻo chảy
2
lớp 2 :cát mịn kém chặt
3
lớp 3 :sét kẹp cát mịn dẻo chảy
-10
15 m
20 m
-20
25 m
30 m
-30
35 m
40 m
45 m
-45
Hình 2-6: Mặt cắt địa chất dọc bờ sông Tiền , phường 1 , TX. Vónh Long
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
CHƯƠNG 3:
Trang 17
NGHIÊN CỨU DẠNG CẤU TẠO BỜ KÈ VEN SÔNG
TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU & NƯỚC NỔI Ở ĐBSCL
3.1. MỘT SỐ DẠNG CẤU TẠO BỜ KÈ VEN SÔNG THƯỜNG DÙNG:
Các dạng cấu tạo bờ kè thường dùng ở ĐBSCL như sau:
- Bờ kè có mái
- Bờ kè tường từ gổ
- Bờ kè tường cừ thép
- Bờ kè bê tông cốt thép
Các loại trên có dạng như sau:
3.1.1. Bờ kè mái nghiêng:
Hình 3.1: Bờ kè mái nghiêng đá hộc
- Về cấu tạo: Bờ kè mái nghiêng thường có 3 bộ phận chính: đỉnh mái, mái
nghiêng, chân khay.
+ Đỉnh mái: thường làm bằng đá hộc có chiều dày 30 50cm hoặc phủ bằng
tấm BTCT dày 20 25cm.
+ Kết cấu mái nghiêng: lát bằng đá hộc lát 1 lớp hoặc 2 lớp, phía trong có
tầng lọc ngược dày 20 30cm hoặc che bằng BTCT đúc sẵn với kích thước 200 x
2000 x 25cm. Độ dốc m = 1: 2 1 : 2,5.
Học viên : Nguyễn Ñaëng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 18
Đỉnh mái
Mặt bến
MỰC NƯỚC SÔNG CAO NHẤT
Mái
MỰC NƯỚC SÔNG THẤP NHẤT
Chân khay
Hình 3.2: Cấu tạo các bộ phận của bờ kè mái nghiêng
+ Kết cấu chân khay: chân khay là điểm tựa cho phần mái và đỉnh. Mặt trên
chân khay thường cao hơn mực nước thấp nhất 0,5m. Chân khay thường đổ bằng đá
hộc có d = 20 40cm với độ dốc m = 1:1 1:1,5. Để tăng độ dốc phía ngoài của
chân khay có thể dùng đá hộc xếp chồng lên nhau.
- Phạm vi sử dụng: Thường dùng ở các nhánh sông rạch nhỏ để bảo vệ
bờ sông, hoặc tạo cảnh quan trung tâm đô thị. Ở những sông rạch có tốc độ dòng
chảy nhỏ, không bị sạt lở mạnh, những vùng chịu ảnh hưởng của ngập lũ không
lớn.
- Ưu điểm: Giá thành thấp, dễ thi công, được dùng nhiều ở ĐBSCL
- Nhược điểm: Dễ bị hư hỏng hoàn toàn khi bị xói lở hay bị ngập lũ.
3.1.2. Bờ kè tường cừ gổ:
Hình 3-3: Bờ kè dạng tường cừ bằng gổ
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 19
- Về cấu tạo: Các cọc gổ được xẻ nguyên cây có tiết diện vuông, tròn có mộng
để nối lại với nhau. Tường chắn đất là các tấm gổ dày 6 8cm xếp chồng lên nhau. Có
dầm ốp bằng gổ trên đỉnh tường. Phần trên đỉnh tường là mái nghiêng bằng đá hộc có
tầng lọc ngược, độ dốc m = 1:1,5. Để tránh va đập, người ta đóng gia cường thêm cọc
gổ phía ngoài để chịu va đập của thuyền bè.
- Phạm vi sử dụng: Thường được sử dụng ở vùng nông thôn, làm bến đò
nhỏ, bến bốc dở hàng hóa nhẹ, các bến cảng có chiều sâu nhỏ. Xây dựng ở những
nhánh sông rạch có tốc độ dòng chảy nhỏ, không bị ảnh hưởng lớn của ngập lũ.
- Ưu điểm: Giá thành thấp do tận dụng cây gổ có tại địa phương (như: tràm,
đước, mắm, bạch đàn, dừa…), dễ thi công, dễ gia cố sửa chữa, thay thế.
- Nhược điểm: Tuổi thọ không cao, gổ dễ bị mụt khi do thủy triều lên xuống.
Dễ bị hư hỏng hoàn toàn khi bị xói lở và ngập lũ.
3.1.3. Bờ kè tường cừ thép :
Hình 3-5: Bờ kè có cấu tạo thép định hình
- Về cấu tạo: Tường cừ chắn đất làm bằng thép định hình có tiết diện: hình
chữ Z, chữ I, hình máng, cừ Larssen, thép ống… có chiều dài từ 5 22m. Dầm ốp có
cấu tạo là 2 thanh thép chữ I đặt cao hơn mực nước thi công 0,5m. Dầm mũ bằng
BTCT có tiết diện hình chữ nhật đổ tại chỗ. Các thanh neo bằng thép tròn 75, 80.
Mũ giữ thanh neo làm dầm BTCT.
- Phạm vi sử dụng: Làm bờ kè có qui mô lớn, làm bến cảng nước sâu cho tàu
có trọng tải lớn, bốc dở hàng hóa nặng. Xây dựng bảo vệ xói lở khu trung tâm dân
cư, bảo vệ các công trình quan trọng ven bờ sông, bờ biển.
Học viên : Nguyễn Đặng Thanh Minh
Luận văn Thạc Só
Trang 20
- Ưu điểm: Tuổi thọ cao, tính công nghiệp lắp ghép cao, thi công nhanh. Chịu
được những nơi có tốc độ dòng chảy lớn, bị ngập lũ sâu.
- Nhược điểm: Giá thành rất cao do phải nhập cừ thép định hình từ nước
ngoài. Thép bị ăn mòn ở những vùng có nước nhiễm phèn, nhiễm mặn. Loại này ít
dùng ở đồng bằng Sông Cửu Long.
3.1.4. Bờ kè bê tông cốt thép :
300
250
300
Hình 3-6: Bờ kè bê tông cốt thép
760
500
600
450
0
30
345
5
34
37
0
300
300
300
450
0
30
450
345
Các dạng tiết diện tường cọc bản
Sự ra đời của cừ BTCT đã được áp dụng nhiều nơi trên thế giới, nó khắc
phục được những nhược điểm của các loại cấu tạo bờ kè khác.
Học viên : Nguyễn Ñaëng Thanh Minh