Thạc Sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC
34T THỐNG KÊ HÌNH VẼ 34T . 0
34T THỐNG KÊ BẢNG BIỂU 34T 0
34T MỞ ĐẦU 34T 1
34T I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 34T 1
34T II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 34T . 2
34T 1. Mục tiêu: 34T . 2
34T 2. Nhiệm vụ: 34T 2
34T III. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI
NGHIÊN CỨU 34T 2
34T 1. Cách tiếp cận 34T . 2
34T 2. Phương pháp nghiên cứu 34T 3
34T 3. Phạm vi nghiên cứu 34T . 3
34T IV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 34T . 3
34T CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG MÁI
DỐC CÔNG TRÌNH ĐẤT 34T . 4
34T 1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH 34T 4
34T 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP, KẾT CẤU GIA CƯỜNG MÁI DỐC ĐẤT VÀ
PHẠM VI ỨNG DỤNG 34T 6
34T 1.2.1. Phương pháp bệ phản áp 34T . 6
34T 1.2.2. Phương pháp thoát nước 34T . 7
34T 1.2.3. Phương pháp cọc bản 34T . 7
34T 1.2.4. Phương pháp cân chỉnh mái taluy 34T 8
34T 1.2.5. Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc 34T 9
34T 1.2.6. Phương pháp neo trong đất 34T 9
34T 1.2.7. Phương pháp trồng cỏ trên mái dốc 34T . 10
34T 1.2.8. Phương pháp sử dụng kết cấu chắn giữ 34T 10
34T 1.2.9. Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật 34T 11
34T 1.2.10. Phương pháp tổ hợp 34T 11
34T 1.2.11. Đánh giá chung về các giải pháp gia cường và đề xuất, lựa chọn
giải pháp gia cường cho mái dốc đứng. 34T . 12
34T 1.3. VẤN ĐỀ ỨNG DỤNG CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH
MÁI DỐC VÀ MÁI DỐC ĐỨNG Ở VIỆT NAM 34T . 14
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng
34T 1.3.1. Một số ứng dụng vải địa kỹ thuật tiêu biểu trên thế giới 34T 16
34T 1.3.2. Các ứng dụng vải địa kỹ thuật ở Việt Nam 34T . 17
34T 1.3.3. Đánh giá việc sử dụng vải địa kỹ thuật ở Việt nam 34T 17
34T 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 34T . 19
34T CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 34T 21
34T 2.1 TIÊU CHUẨN BỀN CỦA CỐT ĐỊA KỸ THUẬT ĐỂ GIA CƯỜNG
MÁI DỐC. 34T . 21
34T 2.1.1. Độ bền kéo của vải địa kỹ thuật 34T . 21
34T 2.1.2. Độ bền chọc thủng của vải địa kỹ thuật 34T 22
34T 2.1.3. Độ bền lâu dài của vải địa kỹ thuật 34T 22
34T 2.2. NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN 34T 25
34T 2.2.1. Các cơ chế tương tác giữa đất và cốt 34T . 25
34T 2.2.2. Cơ chế gia cường đất trong tường chắn và mái dốc 34T 27
34T 2.2.3. Cơ chế gia cường đất trong nền đắp trên đất yếu 34T 28
34T 2.2.4. Tương tác giữa đất và cốt 34T . 29
34T 2.2.5. Ảnh hưởng của độ cứng dọc trục của cốt mềm đối với tải trọng 34T . 30
34T 2.2.6. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất chịu kéo của cốt 34T 31
34T 2.3. CƠ CHẾ PHÁ HOẠI KHỐI ĐẤT MÁI DỐC ĐỨNG CÓ GIA CƯỜNG
TRÊN NỀN 34T . 34
34T 2.3.1. Các trạng thái giới hạn về ổn định mái dốc có cốt 34T . 34
34T 2.3.2. Tính toán sơ bộ chiều cao ổn định của mái dốc khi chưa bố trí cốt 34T
. 36
34T 2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH ỔN ĐỊNH KHỐI ĐẤT MÁI DỐC ĐỨNG
CÓ GIA CƯỜNG 34T 37
34T 2.4.1. Bài toán về lực neo lớn nhất và nguyên tắc bố trí cốt 34T 37
34T 2.4.2 Phương pháp phân mảnh để tính toán mặt trượt tròn trong mái dốc
đắp có cốt 34T 41
34T 2.5 NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ CỐT VẢI ĐỊA KỸ THUẬT 34T 50
34T 2.5.1. Tiêu chuẩn để chọn khoảng cách đứng giữa các lớp cốt 34T . 50
34T 2.5.2. Khoảng cách đứng hợp lý giữa các lớp cốt và điều kiện không đứt
cốt 34T 51
34T 2.5.3. Chiều dài neo (lneo) và lực neo T R neo R34T . 51
34T 2.5.4. Điều kiện không tụt cốt neo 34T . 52
34T 2.6. NHỮNG QUI ĐỊNH DO BS8006: 1995 ĐỀ XUẤT 34T . 53
34T 2.6.1. Xác định số lớp lưới tối thiểu cần thiết bố trí trong mái dốc: 34T 53
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

34T 2.6.2. Tính khoảng cách thẳng đứng giữa các lớp cốt. 34T . 54
34T 2.6.3. Tính toán chiều dài neo của cốt 34T 56
34T 2.6.4. Các hệ số riêng phần trong thiết kế mái dốc 34T 59
34T 2.7. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 34T . 60
34T 2.7.1. Kiểm tra đứt cốt trong mái dốc 34T . 60
34T 2.7.2. Kiểm tra tuột cốt trong mái dốc. 34T . 62
34T 2.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 34T . 64
34T CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN, KẾT CẤU
ĐỊNH HÌNH GIA CƯỜNG MÁI DỐC ĐỨNG 34T 65
34T 3.1. MỤC ĐÍCH 34T 65
34T 3.2. GIỚI THIỆU VỀ PHÂN MỀM RESLOPE (4.0) 34T 65
34T 3.3. NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 34T 70
34T 3.3.1. Phân tích lựa chọn các thông số 34T . 70
34T 3.3.2. Bài toán và phạm vi nghiên cứu 34T 75
34T 3.4 . PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 34T 78
34T 3.4.1 Kết quả tính với các trường hợp sử dụng loại vải HS100/50 34T 78
34T 3.4.2. Nhận xét kết quả tính toán 34T . 85
34T 3.5. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CHO CÔNG TRÌNH THỰC
TẾ 34T 85
34T 3.5.1. Giới thiệu công trình thực tế và các trường hợp tính toán 34T 85
34T 3.5.2. Kết quả tính toán công trình thực tế 34T 90
34T 3.5.3. Nhận xét kết quả và kết luận 34T 92
34T CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ THI CÔNG MÁI DỐC CÓ CỐT 34T . 93
34T 4.1. CÔNG TÁC CHUẨN BỊ 34T 93
34T 4.2. THI CÔNG NỀN MÓNG 34T . 93
34T 4.3. CỐT VÀ CÁC YÊU CẦU VỀ RẢI CỐT ĐỊA KỸ THUẬT 34T 93
34T 4.3.1. Cốt địa kỹ thuật 34T . 93
34T 4.3.2. Cốt kim loại 34T . 93
34T 4.3.3. Cốt Polime 34T . 95
34T 4.4. THI CÔNG TẠO VỎ MẶT MÁI DỐC 34T 98
34T 4.4.1. Vỏ mặt mái dốc bằng cốt bọc cuộn 34T . 98
34T 4.4.2. Mặt mái dốc kiểu rọ đá hoặc túi bọc đá 34T . 100
34T 4.4.3. Vỏ bọc mặt 34T . 101
34T 4.5. ĐẮP VÀ ĐẦM NÉN VÂT LIỆU ĐẮP 34T 101
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

34T 4.5.1. Yêu cầu vật liệu đắp 34T 101
34T 4.5.2. Đắp và đầm nén 34T 101
34T KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 34T 103
34T 1. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN 34T . 103
34T 2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TỒN TẠI 34T 104
34T 3. KIẾN NGHỊ 34T . 104
34T TÀI LIỆU THAM KHẢO 34T 105
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

THỐNG KÊ HÌNH VẼ
Tên hình vẽ Trang
Hình 1.1: Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc 6
Hình 1.2: Các dạng thi công thường gặp trong phương pháp thoát
nước
7
Hình 1.3: Phương pháp cọc bản Sheet Piling 7
Hình 1.4: Phương pháp cân chỉnh mái dốc 8
Hình 1.5: Phương pháp giảm chiều cao mái 8
Hình 1.6: Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc 9
Hình 1.7: Phương pháp neo trong đất 10
Hình 1.8: Phương pháp sử dụng tường chắn 10
Hình 1.9: Mô hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải 11
Hình 1.10: Mặt cắt ngang nền đắp tiêu chuẩn sau khi sửa chữa 13
Hình 1.11: Mái dốc đứng của một bãi đỗ trực thăng 15
Hình 1.12: Một số hình ảnh công trình có sử dụng vải địa kỹ thuật 20
Hình 2.1: Tác dụng của cốt đối với đất 26
Hình 2.2: Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt 27
Hình 2.3. Mái đắp có cốt trên nền đất yếu 28
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

Hình 2.4: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định ngoài 35
Hình 2.5: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định nội bộ 35
Hình 2.6: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định hỗn hợp 36
Hình 2.7: Sơ đồ lực tác dụng lên khối trượt ABC theo mô hình tính
toán hệ thống neo
37
Hình 2.8: Sơ đồ xác định lực kéo neo T R kéo 40
Hình 2.9: Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn để tính ổn định
mái dốc trong đất có cốt
41
Hình 2.10: Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn của Bishop 47
Hình 2.11: Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt 52
Hình 2.12: Sơ đồ tính toán khoảng cách thẳng đứng giữa các lớp cốt 54
Hình 2.13: Sơ đồ tính toán kiểm tra đứt cốt 61
Hình 2.14: Sơ đồ tính toán kiểm tra tuột cốt 63
Hình 3.1: Giao diện phần mềm ReSlope (4.0) 66
Hình 3.2: Menu chính của ReSlope (4.0) 66
Hình 3.3: Nhập dữ liệu cho bài toán 67
Hình 3.4: Giao diện nhập thông số mặt cắt hình học và tải trọng 67
Hình 3.5: Giao diện nhập dữ liệu đất đắp 68
Hình 3.6: Giao diện nhập các thông số thiết kế 68
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

Hình 3.7: Giao diện nhập các thông số của cốt 69
Hình 3.8: Mặt cắt định hình mái đất dốc 70
Hình 3.9: Vị trí có gradient đẩy trồi lớn 72
Hình 3.10: Mối quan hệ giữa C, φ và số lớp cốt ứng, chiều dài cốt
với H=7m vải HS100/50
80
Hình 3.11: Mối quan hệ giữa C, φ và số lớp cốt ứng, chiều dài cốt
vải HS150/50
84
Hình 3.12: Mối quan hệ giữa C, φ và số lớp cốt ứng, chiều dài cốt
vải HS150/50
84
Hình 3.13: Một vị trí sạt trượt trên tuyến đường Tam Văn – Lâm phú 87
Hình 3.14: Mặt cắt địa chất khu vực xử lý công trình 89
Hình 3.15: Mặt cắt dự kiến bố trí công trình 89
Hình 3.16: Chi tiết dự kiến bố trí công trình 90
Hình 3.17: Kết quả tính toán bố trí cốt 91
Hình 4.1: Minh họa vỏ mặt mái dốc bọc cuộn 99



Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

THỐNG KÊ BẢNG BIỂU
Tên bảng biểu Trang
Bảng 2.1: Tính chất của vải địa kỹ thuật 23
Bảng 2.2: Trị số góc
θ để xác định mặt trượt khả dĩ trong các trường
hợp góc mái dốc khác nhau
39
Bảng 2.3: Xác định trị số K R K R với các trường hợp góc dốc 41
Bảng 2.4: Các hệ số riêng phần dùng trong thiết kế mái dốc 59
Bảng 3.1. Giá trị trung bình các chỉ tiêu cơ lý của đất tàn – sườn
tích
70
Bảng 3.2 Bảng tổng hợp các trường hợp tính trường hợp sử dụng vải
HS 100/50
76
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các trường hợp tính trường hợp sử dụng vải
HS 150/50
77
Bảng 3.4. Kết quả tính toán với đất trong phạm vi cốt có φ=15 P
0
P ; 78
Bảng 3.5. Kết quả tính toán với đất trong phạm vi cốt có φ=15 P
0
P ; vải
HS 150/50
81
Bảng 3.6: Các chỉ tiêu cơ lý đất dùng trong tính toán 88
Bảng 3.7: Tổng hợp kết quả tính toán thông số cốt 91

Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

1
MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Mái dốc công trình đất thường là mái đê, mái đập, mái taluy đường giao
thông, mái tràn xả lũ, mái mở móng công trình thuỷ điện, v.v Mỗi công trình có
đặc điểm làm việc riêng nhưng mục đích chung cho tất cả các mái dốc là đảm bảo
ổn định tổng thể, đảm bảo tính kinh tế và thân thiện với môi trường.
Trên thực tế đã có nhiều công trình đất có mái dốc lớn hơn tự nhiên, có khi
dốc đứng. Tuy nhiên do chưa có các giải pháp kỹ thuật thỏa đáng để gia cường ổn
định, đặc biệt là mái dốc đứng nên có nhiều mái dốc bị sạt lở, nhất là về mùa mưa,
gây những hậu quả rất lớn về kinh tế, xã hội, thậm chí nguy hiểm đến tính mạng con
người.
Việc nghiên cứu giải pháp gia cường cho mái dốc đứng sẽ đem lại nhiều lợi
ích lớn. Về kỹ thuật, sẽ làm tăng cường độ cho khối đất (đặc biệt là đối với khối đất
phải gia cố lại sau khi bị sạt lở) dẫn đến đảm bảo mái dốc ổn định trong các điều
kiện tính toán. Về kinh tế, mái dốc đứng sẽ giảm tiết diện mặt cắt dẫn đến giảm
khối lượng đào đắp cho các công trình, tiết kiệm được không gian xây dựng, tiết
kiệm được vật liệu bảo vệ bề mặt mái và tiêu thoát nước bề mặt nhanh hơn. Bên
cạnh đó mái dốc đứng sẽ tạo mỹ quan và thân thiện với môi trường. Để có tài liệu
tra cứu sơ bộ khi gia cố mái dốc đứng bằng vải địa kỹ thuật thì cần thiết phải xây
dựng được các quan hệ giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất với chiều cao của mái dốc,
khoảng cách và chiều dài hợp lý của các lớp cốt vải địa kỹ thuật.
Đề tài “Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng”
là một trong những vấn đề khoa học lớn và rất cấp thiết, góp phần giải quyết các
vấn đề có ý nghĩa thực tiễn to lớn.



Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

2
II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1. Mục tiêu:
- Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp gia cường ổn định cho khối đất có mái
dốc đứng.
- Đề xuất các dạng kết cấu định hình gia cường cho mái dốc đứng
2. Nhiệm vụ:
- Phân tích tổng quan về các dạng mái đất.
- Nghiên cứu cơ chế phá huỷ khối đất mái nghiêng và khối đất có mái dốc
đứng.
- Nghiên cứu các giải pháp gia cường ổn định mái dốc.
- Nghiên cứu các loại vật liệu và kết cấu bảo vệ bề mặt hoặc gia cường khối
đất mái dốc đứng.
- Nguyên tắc tính toán, bố trí các loại vật liệu và kết cấu bảo vệ bề mặt hoặc
gia cường khối đất mái dốc đứng.
- Tính toán ổn định cho mặt cắt định hình đối với các loại đất thông thường.
- Ứng dụng tính toán cho công trình thực tế.
III. CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI
NGHIÊN CỨU
1. Cách tiếp cận
- Thống kê tài liệu: Thống kê các sự cố công trình liên quan đến mái dốc
đứng, các tài liệu về lý thuyết tính toán ổn định khối đất.
- Thu thập các tài liệu liên quan đến thiết kế về mái đất, mái đất gia cường và
mái đất có cốt.
- Nghiên cứu đề xuất các dạng, kết cấu định hình ổn định cho mái dốc đứng
Luận văn thạc sĩ Nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu gia cường cho mái dốc đứng

3
- Nghiên cứu sử dụng các phần mềm tính toán mới để mô phỏng tính ứng
dụng cho bài toán cụ thể.
2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết tính toán ổn định mái dốc đứng.
- Nghiên cứu lý thuyết tính toán neo, gia cố mái dốc.
- Đề xuất các dạng kết cấu định hình và Mô hình hoá bài toán tính mái dốc
cho công trình thực tế bằng phần mềm chuyên dụng ReSlope (4.0).
- Tổng hợp đánh giá kết quả nghiên cứu và các ứng dụng.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu giải pháp gia cường cho mái dốc có góc dốc 45 P
0
P ≤β≤ 90 P
0
P bằng
cốt vải địa kỹ thuật.
- Tính cho mái dốc có chiều cao H ≤ 9m.
IV. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu tổng quan về vật liệu và kết cấu gia cường mái dốc đứng, phân
loại và ứng dụng.
- Cơ sở lý thuyết khi tính toán giải pháp gia cường cho khối đất đắp có mái
dốc đứng.
- Ứng dụng phần mềm ReSlope (4.0) để tính toán cho công trình mái dốc
định hình trong trường hợp các loại đất đắp có tính chất cơ lý khác nhau;
- Tính toán các trường hợp để phân tích ảnh hưởng của các chỉ tiêu cơ lý đến
ổn định mái đất
- Tính toán, phân tích ảnh hưởng của của sức bền cốt địa kỹ thuật đối với ổn
định của kết cấu định hình.
- Ứng dụng tính toán cho mái dốc thuộc huyện Lang Chánh tỉnh Thanh Hóa
- Các kết luận, kiến nghị.