Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp cốt địa kỹ thuật gia cường ổn định đê biển xây dựng trên nền đất yếu, ứng dụng

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU . 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài . 2
3. Nội dung nghiên cứu của đề tài . 2
4. Các phương pháp nghiên cứu 2
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG ĐỊA KỸ THUẬT
CHO ĐÊ BIỂN . 3
1.1. Giới thiệu chung . 3
1.1.1. Tổng quan 3
1.1.2. Hiện trạng đê biển Việt Nam . 4
1.2. Các điều kiện biên địa kỹ thuật trong tính toán thiết kế đê biển 7
1.2.1. Những tác động và ảnh hưởng đối với công trình chắn giữ nước . 7
1.2.2. Những khía cạnh địa kỹ thuật liên quan đến chức năng chắn giữ nước 8
1.2.3. Cơ chế phá hoại của đê biển 11
1.3. Các giải pháp gia cường Địa kỹ thuật với đê biển . 13
1.3.1. Tổng quan một số giải pháp gia cường địa kỹ thuật với đê biển . 13
1.3.2. Các giải pháp nâng cao ổn định đê trên thế giới 17
1.4. Vấn đề ứng dụng vật liệu đất có cốt để xây dựng đê biển ở Việt Nam và các
nước trên thế giới . 19
1.4.1. Ứng dụng vật liệu đất có cốt trong xây dựng dê biển ở Việt nam . 20
1.4.2. Ứng dụng vật liệu đất có cốt trong xây dựng đê biển ở một số nước trên
thế giới . 24
1.5. Kết luận chương 1 28
CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT .29
2.1. Các đặc tính của vật liệu đất có cốt 29
2.1.1. Độ bền kéo của vải địa kỹ thuật . 29
2.1.2. Độ bền chọc thủng của vải địa kỹ thuật . 30 2.1.3. Độ bền lâu dài của vải địa kỹ thuật 30
2.2. Nguyên tắc tính toán cốt trong công trình đất 33
2.2.1. Bài toán về lực neo lớn nhất và nguyên tắc bố trí cốt . 33
2.2.2. Xác định lực kéo neo T k 36
2.2.3. Nguyên tắc bố trí cốt vải địa kỹ thuật . 38
2.3. Cơ chế phá hoại khối đắp có cốt trên nền đất 40
2.3.1. Sự ổn định mái dốc công trình khi có cốt 40
2.3.2. Cơ chế phá hoại của khối đắp có cốt trên nền đất . 47
2.3.3. Những nguyên tắc tính toán công trình đất có cốt trên nền đất . 48
2.4. Các phương pháp tính ổn định khối đắp có cốt . 49
2.4.1. Các phương pháp phân tích ổn định mái dốc thường dùng khi chưa có cốt49
2.4.2. Các phương pháp tính toán ổn định mái dốc khi có cốt 56
2.4.3. Những quy định do BS8006:1995 đề xuất . 66
2.5. Kết luận chương 2 76
CHƯƠNG 3.MÔ HÌNH HOÁ CÁC TRƯỜNG HỢP ỨNG DỤNG . 77
3.1. Phân tích các trường hợp tính toán . 77
3.1.1. Mục đích nghiên cứu . 77
3.1.2. Mặt cắt nghiên cứu 77
3.1.3. Trường hợp tính ổn định 77
3.1.4. Đặc trưng đất 78
3.1.5. Đặc trưng cốt gia cường . 79
3.1.6. Bài toán nghiên cứu 81
3.2. Giới thiệu phần mềm tính toán-ReSSA (3.0) 81
3.3. Tính toán thiết kế-mô phỏng bài toán bằng phần mềm ReSSA . 84
3.4. Phân tích kết quả tính toán - Liên hệ với tiêu chuẩn Anh BS-8006-1995 89
3.4.1. Kết quả tính toán 89
3.4.2. Phân tích kết quả tính toán . 95
3.5. Kết luận chương 3 . 106 CHƯƠNG 4.ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỚI ĐÊ BIỂN TÂY CÀ
MAU 107
4.1. Giới thiệu công trình đê biển Tây Cà Mau 107
4.1.1. Vị trí địa lý, điều kiện địa hình, địa mạo . 107
4.1.2. Thông số địa chất đất nền 108
4.1.3. Đặc trưng đất đắp . 109
4.1.4. Thông số công trình . 109
4.2. Các trường hợp tính toán 110
4.2.1. Mặt cắt tính toán 110
4.2.2. Các chỉ tiêu tính toán . 110
4.2.3. Trường hợp tính toán . 110
4.2.4. Phương pháp tính toán . 110
4.3. Kết quả tính toán 111
4.3.1. Kết quả tính theo tra đồ thị 111
4.3.2. Tính kiểm tra bằng phần mềm ReSSA 3.0 111
4.3.3. Đánh giá kết quả nghiên cứu . 112
4.4. Đề xuất giải pháp xử lý đê biển Tây Cà Mau 112
4.4.1. Xác định bước cốt tối ưu ứng với đất đắp có sẵn 113
4.4.2. Lựa chọn loại đất đắp phù hợp và bước cốt hợp lý . 114
4.5. Kết luận chương 4 118
CÁC KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 119
1. Các kết quả đạt được của luận văn 119
2. Một số vấn đề tồn tại . 119
3. Kiến nghị . 120



DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Bảng 1.1. Những biên liên quan đến kết cấu địa kỹ thuật (theo Pilarczyk)[21] 10
Bảng 2.1. Tính chất của vải địa kỹ thuật .32
Bảng 2.2. Trị số góc θ để xác định mặt trượt khả dĩ trong các trường hợp góc mái
dốc .36
Bảng 2.3. Xác định trị số K K với các trường hợp góc dốc 37
Bảng 2.4. Các hệ số riêng phần dùng trong thiết kế mái dốc .72
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu cơ lý đất dùng trong tính toán .78
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu cường độ cốt dùng trong tính toán 79
Bảng 3.3. Các cao trình đặt và chiều dài cốt dùng trong tính toán .80
Bảng 3.4. Thông số của đất nền, đất đắp và bước cốt trong bài toán 1 81
Bảng 4.1: Bảng tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất 108
Bảng 4.2. Các thông số đất đắp .109
Bảng 4.3. Các thông số địa kỹ thuật .109
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Kiểm tra ổn định cung trượt khi đắp phản áp . 14
Hình 1.2. Kỹ thuật xử lý nền đất bằng cọc cây . 16
Hình 1.3. Sơ đồ đặt vải địa kỹ thuật trong thân đê với chức năng làm cốt chịu kéo 20
Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo thân đê với vải địa kỹ thuật làm bao bì và làm cốt chịu kéo21
Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo đê biển dùng vải địa kỹ thuật làm chức năng hỗn hợp . 21
Hình 1.6.Sơ đồ cấu tạo thân đê đắp bằng cát tại chỗ có vỏ bọc bằng vải địa kỹ thuật22
Hình 1.7: Túi địa kỹ thuật dạng đơn và xếp chồng . 24
Hình 1.8. Gia cố túi vữa 25
Hình 1.9. Đệm chứa cát chống xói mòn mái đê 26
Hình 1.10. Một số ví dụ về dạng của đệm vữa . 27
Hình 1.11. Giao diện chương trình GeoCoPS . 28
Hình 2.1. Sơ đồ xác định vị trí mặt trượt khả dĩ . 34
Hình 2.2. Sơ đồ lực tác dụng lên khối trượt ABC theo mô hình tính toán hệ thống
neo . 34
Hình 2.3. Sơ đồ xác định lực kéo neo T kéo 37
Hình 2.4. Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt . 39
Hình 2.5. Tác dụng của cốt đối với đất . 41
Hình 2.6. Mái đắp có cốt trên nền đất yếu 43
Hình 2.7. Cơ chế phá hoại khối đất đắp và mái có cốt trên nền đất mềm yếu 47
Hình 2.8. Mái đất rời khô đồng nhất . 49
Hình 2.9. Sơ đồ xác định cung trượt theo phương pháp vòng tròn ma sát . 50
Hình 2.10. Sơ đồ tính toán theo phương pháp W.Fellenius 53
Hình 2.11. Sơ đồ tính theo phương pháp W.Bishop đơn giản 55
Hình 2.12. Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định ngoài 57
Hình 2.13. Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định nội bộ 57
Hình 2.14. Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định hỗn hợp . 58
Hình 2.15. Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn tính ổn định mái đất có cốt59 Hình 2.16. Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn của Bishop 63
Hình 2.17. Sơ đồ tính toán khoảng cách thẳng đứng giữa các lớp cốt . 67
Hình 2.18. Sơ đồ tính toán kiểm tra đứt cốt 74
Hình 2.19. Sơ đồ tính toán kiểm tra tụt cốt . 75
Hình 3.1. Giao diện phần mềm ReSSA (3.0) 82
Hình 3.2. Menu chính của phần mềm ReSSA (3.0) 82
Hình 3.3. Giao diện nhập dữ liệu các lớp đất 83
Hình 3.4. Giao diện nhập thông số của cốt . 83
Hình 3.5. Giao diện lựa chọn bán kính tính ổn định mái 84
Hình 3.6. Mặt cắt hình học tuyến đê . 84
Hình 3.7. Gán tải trọng ngoài trên mái đê . 85
Hình 3.8. Định nghĩa cốt và bước cốt 0,3 m. 85
Hình 3.9. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 0,3m 86
Hình 3.10. Tính toán kết quả khi bước cốt 0,3 m. 86
Hình 3.11. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 0,6m 87
Hình 3.12. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 0,9m 87
Hình 3.13. Nhập chiều dài cốt khi bước cốt là 1,2m 88
Hình 3.14. Tính toán kết quả khi bước cốt 1,2m 88
Hình 3.15. Đường đẳng Fs khi S v = 0,3m, γ đắp = 15kN/m