LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Khánh, người đã dành nhiều tâm huyết, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty cổ phần tư vấn xây dựng và chuyển giao công nghệ Thăng Long 12 đã tạo điều kiện cho tác giả về thời gian, tài liệu để tham gia khoá học và hoàn thành luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn đến sự quan tâm và giúp đỡ của phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học thuỷ lợi, cùng các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện cho tác giả có cơ hội được học tập, trau dồi nâng cao kiến thức trong suốt thời gian vừa qua. Sau cùng là cảm ơn các bạn đồng nghiệp và các thành viên trong gia đình đã có những đóng góp quý báu, động viên về vật chất và tinh thần để tác giả hoàn thành luận văn này. Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp. Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “Đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt cắt Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng” được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi. Hà Nội, tháng 05 năm 2013 Tác giả Khương Đình Vực LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Khương Đình Vực, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Tác giả Khương Đình Vực MỤC LỤC 32TMỞ ĐẦU32T 1 32T1. Tính cấp thiết của Đề tài:32T 1 32T2. Mục đích của Đề tài:32T 3 32T3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:32T 3 32T4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:32T 3 32TCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN32T 5 32T1.1. Tổng quan về đê sông Hồng:32T 5 32T1.1.1. Lịch sử đê sông Hồng:32T 5 32T1.1.2. Hiện trạng, đặc điểm đê sông Hồng:32T 12 32T1.1.3. Các kết quả nghiên cứu về đê sông Hồng:32T 18 32T1.2. Đánh giá hiện trạng, các nguyên nhân gây hư hỏng đê sông Hồng:32T 18 32T1.2.1. Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng:32T 18 32T1.2.2. Các nguyên nhân gây hư hỏng của đê sông Hồng:32T 21 32T1.2.3. Tình hình sự cố đê sông Hồng:32T 27 32T1.3. Tính hợp lý về mặt cắt đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng.32T 28 32T1.3.1. Cao trình đỉnh Đê:32T 28 32T1.3.2. Bề rộng mặt và nền Đê:32T 30 32T1.3.3. Hệ số mái và cơ đê:32T 30 32T1.4. Kết luận chung và những vấn đề đặt ra cần phải đánh giá và đề xuất:32T 31 32TCHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP LỰA CHỌN MẶT CẮT HỢP LÝ ĐÊ SÔNG HỒNG CÓ KẾT HỢP VỚI GIAO THÔNG CẤP III VÙNG ĐỒNG BẰNG32T 32 32T2.1. Đặt vấn đề:32T 32 32T2.2. Sử dụng lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán ổn định, biến dạng của Đê [13]:32T 33 32T2.2.1. Sơ lược về lý thuyết của phương pháp phần tử hữu hạn:32T 33 32T2.2.2. Lựa chọn phần mềm tính toán:32T 36 32T2.2.3. Giới thiệu phần mềm Geo-Slope:32T 37 32TCHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO ĐÊ SÔNG HỒNG ĐOẠN QUA ĐỊA PHẬN TỈNH HÀ NAM32T 42 32T3.1. Giới thiệu tổng quan đê sông Hồng tỉnh Hà Nam [15]:32T 42 32T3.1.1. Cao trình mặt đê:32T 43 32T3.1.2. Mặt cắt ngang đê:32T 43 32T3.1.3. Thân đê, nền đê:32T 44 32T3.1.4. Hiện trạng tuyến đê theo từng đoạn:32T 44 32T3.1.5. Các công trình trên đê:32T 48 32T3.1.6. Hiện trạng các công trình kè bảo vệ đê:32T 49 32T3.1.7. Đánh giá hiện trạng đê sông Hồng tỉnh Hà Nam:32T 49 32T3.2. Tính toán xác định các kích thước mặt cắt đê có kết hợp với giao thông cấp III vùng đồng bằng:32T 50 32T3.2.1. Lựa chọn đoạn đê để tính toán:32T 50 32T3.2.2. Tính toán xác định cao trình đỉnh Đê:32T 50 32T3.2.3. Bề rộng mặt và nền Đê:32T 53 32T3.2.4. Hệ số mái phía sông, đồng, cơ đê:32T 53 32T3.3. Tính toán ổn định Đê:32T 53 32T3.3.1. Mô hình hóa bài toán và các mặt cắt tính toán:32T 53 32T3.3.2. Trường hợp tính toán:32T 54 32T3.3.3. Các thông số tính toán:32T 55 32T3.3.4. Các thông số đầu vào và điều kiện biên bài toán:32T 62 32T3.3.5. Các tiêu chí cho kết quả tính toán:32T 63 32T3.3.6. Kết quả tính toán.32T 64 32T3.4. Chọn cấu tạo chi tiết.32T 85 32T3.4.1. Chi tiết kết cấu mặt Đê.32T 85 32T3.4.2. So sánh kết quả nghiên cứu với các dự án đã và đang triển khai trên đê sông Hồng tỉnh Hà Nam.32T 85 32T3.5. Các kết luận rút ra từ kết quả tính toán.32T 86 32T3.5.1. Các thông số đầu vào của mặt cắt:32T 86 32T3.5.2. Ổn định thấm:32T 87 32T3.5.3. Ổn định trượt mái dốc:32T 87 32T3.5.4. Ổn định ứng suất biến dạng:32T 88 32TKẾT LUẬN32T 91 32T1. Kết quả đạt được trong luận văn:32T 91 32T2. Hạn chế, tồn tại trong quá trình thực hiện:32T 91 32T3. Hướng khắc phục, đề xuất:32T 92 32TTÀI LIỆU THAM KHẢO32T 93 32TTiếng Việt32T 93 32TTiếng Anh32T 94 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 32THình 1: Đê hữu Hồng có khá ít phương tiện đi lại-Tắc đường đầu đường Pháp Vân32T 2 32THình 2: Nhiều đoạn đê sông Hồng mặt đê nhỏ và xuống cấp nghiêm trọng32T 3 32THình 1-1: Bản đồ lưu vực sông Hồng - Thái Bình32T 5 32THình 1-2: Sự cố mất ổn định đê do xói lở chân đê32T 22 32THình 1-3: Sự cố trượt mái đê do đê ở trên nền đất yếu32T 22 32THình 1-4: Sự cố đê ở vùng sông cổ32T 23 32THình 1-5: Sự đâm xuyên thủy lực qua tầng đất cứng32T 24 32THình 1-6: Sự cố mất ổn định đê ở vùng có công trình qua đê32T 24 32THình 1-7: Sự nứt gãy nền và thân đê32T 25 32THình 1-8: Sự cố thấm ở chân mái hạ lưu32T 25 32THình 1-9: Sự cố thấm do khuyết tật trong thân đê32T 26 32THình 1-10: Sự cố ở vùng tiếp giáp khi tôn cao32T 26 32THình 2-1: Các dạng phần tử thường sử dụng trong PTHH32T 34 32THình 3-1: Hiện trạng mặt đê trải đá dăm cấp phối32T 45 32THình 3-2: Hiện trạng mặt đê bê tông nhựa asphalt32T 45 32THình 3-3: Hiện trạng mặt đê trải bê tông xi măng32T 46 32THình 3-4: Mặt cắt địa chất tại vị trí K136+760 đê hữu Hồng32T 54 32THình 3-5: Trường hợp 132T 54 32THình 3-6: Bình đồ khu vực nghiên cứu32T 56 32THình 3-7: Mặt cắt ngang nghiên cứu tại K136+76032T 57 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 32TBảng 1-1: Bảng thống kê chiều dài đê sông Hồng theo các tỉnh32T 12 32TBảng 1-2: Bảng thống kê một số trận vỡ đê lớn32T 27 32TBảng 3-1: Các trường hợp tính toán ứng với các vị trí mở rộng mặt đê32T 54 32TBảng 3-2: Tổng hợp các chi tiêu cơ lý của vật liệu32T 58 32TBảng 3-3: Thống kế các mực nước tính toán32T 61 32TBảng 3-4: Các chỉ tiêu chính về đất đắp đê32T 87 32TBảng 3-5: Kết quả ổn định trượt mái dốc của các trường hợp tính toán ứng với các trường hợp vị trí mở rộng mặt đê32T 88 32TBảng 3-6: Kết quả phân tích ứng suất biến dạng các trường hợp tính toán ứng với các vị trí mở rộng mặt đê32T 89 - 1 - MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề tài: Đê sông Hồng ở nước ta đã được đắp từ rất lâu (khoảng năm 1108), cho đến nay tổng chiều dài cả 2 bên bờ khoảng 420km, là hệ thống đê sông có quy mô lớn nhất và hoàn thiện hơn so với 4 hệ thống đê điều của các tỉnh phía Bắc Việt Nam. Về phương diện chống lũ, cao trình đỉnh đê trên toàn tuyến cơ bản đảm bảo theo quy định tương ứng với từng cấp đê. Tuy nhiên về bề rộng mặt đê chỉ đảm bảo về mặt ổn định và giao thông nội vùng, ứng cứu hộ đê khi có lũ, bão. Trừ một số đoạn đê thuộc thành phố Hà Nội đã được mở rộng phục vụ phát triển đa mục tiêu của thành phố. Hiện nay đa số các đoạn đê sông Hồng đã và đang xuống cấp mà nhu cầu đi lại trên đê ngày càng nhiều. Đồng bằng sông Hồng đã có 26 trận lũ lớn. Đặc biệt lũ vào tháng 8 năm 1971 đã làm vỡ đê Sông Hồng và 100.000 người đã bị thiệt mạng. Vỡ đê do rất nhiều nguyên nhân trong đó có nguyên nhân là mặt cắt đê không đủ khả năng chống đỡ với lũ bão lớn. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về mở rộng mặt cắt nhưng đến nay vẫn chưa có một quy hoạch về tuyến, về mặt cắt và kết cấu cho đê sông, nhất là khi mà đê sông không đơn thuần là công trình đa mục tiêu về thủy lợi mà nó còn đáp ứng yêu cầu về giao thông, quốc phòng, du lịch tức là đa mục tiêu trong sự phát triển kinh tế. Việc đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt cắt Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng trước hết là để xây dựng hệ thống đê sông Hồng bền vững, sau đó là kết hợp giao thông, du lịch, an ninh quốc phòng và quy hoạch đê điều. Vì vậy đề xuất mặt cắt đê đáp ứng đa mục tiêu là rất cần thiết. Trong quá trình thực hiện công tác nâng cấp hệ thống đê sông đến năm 2020 theo Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 09/12/2009 của Thủ tướng - 2 - Chính phủ, một số vấn đề cấp bách cần giải quyết mà quy chuẩn hiện hành chưa có, hoặc chưa rõ gồm: 1) Việc xác định mặt cắt ngang đê sông phù hợp với điều kiện từng vùng còn nhiều hạn chế cả về cơ sở khoa học và thực tiễn. 2) Thiếu cơ sở khoa học để xác định: - Tuyến đê xây dựng mới và điều chỉnh cục bộ tuyến đê hiện có theo hướng tăng cường ổn định, kết hợp đa mục tiêu và phát triển bền vững. - Đắp đê bằng vật liệu địa phương và đắp đê trên nền đất yếu phù hợp với điều kiện tự nhiên từng vùng. Một trong những vấn đề lớn đó là vật liệu để đắp đê khi mà đê cần mở rộng để kết hợp với giao thông, đảm bảo khả năng chịu tải cho giao thông, nhưng cũng cần đảm bảo khả năng chống thấm nhất là đoạn đê cần điều chỉnh cục bộ tuyến và trên nền đê yếu. Hình 1: Đê hữu Hồng có khá ít phương tiện đi lại-Tắc đường đầu đường Pháp Vân sông Hồng QL 1A Đê hữu Hồng 5-6m - 3 - Hình 2: Nhiều đoạn đê sông Hồng mặt đê nhỏ và xuống cấp nghiêm trọng Hiện nay, phát triển kinh tế là một trong những chiến lược quan trọng của Đảng và Nhà nước. Trong đó thì xây dựng cơ sở hạ tầng, giao thông, thủy lợi nhất là hệ thống đê điều vì nó là lá chắn đảm bảo an toàn và ổn định dân cư, các công trình hạ tầng cho công cuộc phát triển đất nước. (Hình từ nguồn Internet). 2. Mục đích của Đề tài: Đánh giá và đề xuất giải pháp mặt cắt hợp lý của Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng để phục vụ đa mục tiêu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3.1. Đối tượng nghiên cứu: Các yếu tố hình học của mặt cắt đê; Ổn định đê (thấm, trượt mái, trạng thái ứng suất, biến dạng); Các đặc trưng về mực nước, nước rút, gia tải, tính chất cơ lý của vật liệu đắp đê. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ thời gian có hạn, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu một số đoạn đê sông điển hình của sông Hồng, tính toán cụ thể một đoạn đê hữu Hồng thuộc địa phận tỉnh Hà Nam. 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: [...]... cú kt hp vi ng giao thụng cp III vựng ng bng T ú nhn thy rng khi m rng mt ct ờ hin cú kt hp vi ng giao thụng cp III vựng ng bng thỡ cỏc gii phỏp hin nay cũn tng i n gin Cỏc vn ó quan tõm n ú l: Vn m rng mt m bo iu kin l ng giao thụng cp III vựng ng bng; X lý nn m bo ti trng cho phộp Cỏc vn cn xem xột nhng cha c cp ú l: ỏnh giỏ kh nng lm vic ca ờ hin trng ng vi yờu cu kt hp vi giao thụng; Phõn... ờ cú cỏc iu kin thc t khỏc nhau Vỡ vy vi ti ỏnh giỏ v xut gii phỏp la chn mt ct ờ sụng Hng cú kt hp vi ng giao thụng cp III vựng ng bng tỏc gi s gii quyt c cỏc nhc im va nờu trờn 4.2 Cỏc phng phỏp nghiờn cu: 1- Tng hp, k tha cỏc kt qu nghiờn cu t trc n nay trong lnh vc thy li c bit v ờ iu v giao thụng vựng ng bng 2- Phng phỏp thng kờ v phõn tớch s liu thc o 3- Phng phỏp phn t hu hn 4- Phng phỏp so... nht cú l my dũng ghi trong sỏch Tin Th Hỏn tc b s i Tin Hỏn (Th k th 2 trc Cụng nguyờn n u Cụng nguyờn) m Nguyn Siờu ó dn trong bi iu trn ca ụng v ờ iu: Phớa Tõy Bc huyn Long Biờn, qun Giao Ch ó cú ờ gi nc sụng (Qun Giao Ch l Bc B ngy nay, huyn Long Biờn cú th l khu vc Bc Ninh, H Ni ngy nay) 1.1.1.2 Thi k cn i: Sau hip nh Quý Mựi (1883) v hip c Patanot (1885) nc ta hon ton chu s bo h ca thc dõn Phỏp... Thng Nh vy i vi ờ iu nguyờn nhõn ch yu gõy ra s c ờ iu l tỏc dng bt li ca dũng thm Dũng thm qua thõn, nn ờ l thm trong mụi trng cú cu trỳc phc tp 1.3 Tớnh hp lý v mt ct ờ sụng Hng cú kt hp vi ng giao thụng cp III vựng ng bng 1.3.1 Cao trỡnh nh ờ: nc ta hin cha cú tiờu chun thit k cho ờ sụng Cho n nay ang cú cỏc d tho v tiờu chun ny Tuy nhiờn cao trỡnh nh ờ cn tha món cỏc yờu cu v: m bo chng l theo tng... Phõn tớch nguyờn nhõn gõy trt bói; Phõn tớch din bin lu lng v mc nc; Cỏc kt qu nghiờn cu v n nh thm, trt mỏi ờ Núi chung cỏc nghiờn cu mi mc nghiờn cu cho ờ vi nhim v l mt ờ thun tỳy cha cú kt hp vi ng giao thụng khi cú ti trng chy thng xuyờn trờn mt ờ Mt khỏc cỏc nghiờn cu v trng thỏi ng sut, bin dng v ờ cũn ớt v hn ch khi ờ c nõng cp p m rng 1.2 ỏnh giỏ hin trng, cỏc nguyờn nhõn gõy h hng ờ sụng Hng:... tuyn sụng Mt nguyờn nhõn tỏc ng n quỏ trỡnh xúi l b l do nng hn kộo di nc cỏc sụng b cn kit ó lm mc ngm h thp ỏng k cng tỏc ng n xúi l b sụng Cng di ờ: Trong s 3000 cng di ờ hin cú trờn cỏc tuyn ờ cp III n cp c bit thỡ cú ti gn 600 cng trng im, cỏc cng ny cú chiu di ngn so vi mt ct ngang ờ, cng c ni di nhiu ln do m rng mt ct ờ, trong 1 cng cú nhiu on cú kt cu bng vt liu khỏc nhau (do nhiu ln ni di),... l chõn ờ: Hin tng xúi l chõn ờ thng xy ra i vi ờ nm quỏ gn lũng dn ú dũng ch lu ca sụng thng ỏp sỏt b gõy tỏc dng vo chõn ờ lm xúi l v nhiu trng hp s lm sp mỏi thng lu, s ha hỡnh 1-2 MNS Hình thành mặt trượt Hỡnh 1-2: S c mt n nh ờ do xúi l chõn ờ 1.2.2.2 S c ờ trờn nn t yu: Trờn nn t yu, ờ thng b trt mỏi thng lu v c h lu trong thi gian thi cụng khi trng lng bn thõn ca ờ chu ti trng quỏ sc ca t nn... thỏc, lm vic ca ờ cng cú th hỡnh thnh nhng khuyt tt, ú l kt qu ca hin tng xúi ngm c hc Dũng thm trong thõn ờ s chy rt nhanh, rt mnh theo hng ni lin khuyt tt vi nhau dn ti v ờ - 26 MNS Khuyết tật trong đê Hỡnh 1-9: S c thm do khuyt tt trong thõn ờ 1.2.2.9 S c vựng ni tip khi tụn cao: Khi tụn cao p dy ờ, vựng ni tip gia phn ờ mi p v ờ c thỡ thm rt d chy qua, to thnh ng thm mnh dc theo khe ni tip Hin... ca mựa ma bóo Mt s trn v ờ ln v s thit hi c túm tt trong bng 1-2 Bng 1-2: Bng thng kờ mt s trn v ờ ln Ngy Mc nc ti H Ni (m) 09/08/1913 11,35 1120/8/1915 11,55-11,64 29/7/1926 20/8/1971 11,93 14,13 > BIII 2,63m on ờ v v s thit hi Nht Chiờn, Cm Viờn, Hi Bi, Yờn Hoa Phỳc Yờn 42 on, v chớnh ti: Xõm Dng, Xõm Th ờ hu sụng Hng thuc tnh H ụng ờ t sụng Hng, v : M Chõn tnh Hng Yờn; Gia Qut, Gia Thng, Phỳ Tũng,... nghiờn cu ca on a cht H Ni nm 1999, trm tớch t khu vc ờ bao gm cỏc phõn v a tng t di lờn nh sau: + Thng Pleistoxen di, h tng L Chi (aQ 1 lc); R R + Thng Pleistoxen gia - trờn, h tng H Ni (a, apQ II III 1hn); R RP P + Thng Pleistoxen trờn, h tng Vnh Phỳc (a,lQ m 2vp); R RP P + Thng Holoxen, bc di- gia h tng Hi Hng (Q IV 1-2hh): R RP P - Ph h tng di (1bQ IV 1-2hh 1 ); R RP P R R - Ph h tng di (mQ IV . Việc đánh giá và đề xuất giải pháp lựa chọn mặt cắt Đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng trước hết là để xây dựng hệ thống đê sông Hồng bền vững, sau đó là kết hợp. mái và cơ đê: 32T 30 32T1.4. Kết luận chung và những vấn đề đặt ra cần phải đánh giá và đề xuất: 32T 31 32TCHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP LỰA CHỌN MẶT CẮT HỢP LÝ ĐÊ SÔNG HỒNG CÓ KẾT HỢP VỚI GIAO THÔNG CẤP. 27 32T1.3. Tính hợp lý về mặt cắt đê sông Hồng có kết hợp với đường giao thông cấp III vùng đồng bằng. 32T 28 32T1.3.1. Cao trình đỉnh Đê: 32T 28 32T1.3.2. Bề rộng mặt và nền Đê: 32T 30 32T1.3.3.