Bộ giáo dục v đo tạo Bộ nông nghiệp v ptnt Trờng đại học thuỷ lợi YZ Lê đình hùng Nghiên cứu biện pháp xử lý sạt trợt MáI ta luy đờng ô tô Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 60-58-40 luận văn thạc sĩ Ngời hớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thế Điện H nội - 2013 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, các Giáo sư, Phó Giáo sư, Tiến sĩ, và các cán bộ công tác tại Khoa Công trình, Phòng Đào tạo ĐH và SĐH đã giúp tôi hoàn thành Luận văn cũng như trong quá trình học tập tại Trường. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Thế Điện đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này. Cuối cùng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp tại Viện Thủy công – Viện KH Thủy lợi VN cũng như gia đình đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tác giả Lê Đình Hùng BẢN CAM KẾT Kính gửi: Ban giám hiệu trường Đại học thuỷ lợi Khoa Công trình Phòng Đào tạo ĐH&SĐH Bộ môn Công Trình Giao thông Tên tôi là: Lê Đình Hùng Ngày tháng năm sinh: 25/12/1985 Học viên cao học lớp: CH19C11, niên khoá 2011 – 2014, Trường Đại học thuỷ lợi. Tôi viết bản cam kết này xin cam kết rằng đề tài luận văn “Nghiên cứư biện pháp xử lý sạt trượt mái ta-luy đường ô tô” là công trình nghiên cứu của cá nhân mình. Tôi đã nghiêm túc đầu tư thời gian và công sức dưới s ự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thế Điện để hoàn thành đề tài theo đúng quy định của nhà trường. Nếu những điều cam kết của tôi có bất kỳ điểm nào không đúng, Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và cam kết chịu những hình thức kỷ luật của nhà trường. Hà Nội, ngày……tháng……năm.…. Cá nhân cam kết Lê Đình Hùng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.  Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SẠT TRƯỢT MÁI TA-LUY ĐƯỜNG GIAO THÔNG 1.1.  Khái niệm hiện tượng sạt trượt 3 1.2. Phân loại hiện tượng sạt trượt mái ta-luy 3 1.2.1. Trượt đất 3 1.2.2. Sạt trượt đất đá 4 1.2.3. Xói sạt đất đá 5 1.2.4. Đá đổ, đá lăn 5 1.3. Tình hình sạt trượt mái ta-luy đường ô tô ở các tỉnh miền núi 6 1.4. Các biện pháp xử lý sạt trượt ta-luy đường ô tô đã và đang áp dụng các nước trên thế giới và Việt Nam 13  1.5. Kết luận chương 1 17 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NEO TRONG ĐẤT (GROUND ANCHOR) 2.1.  Neo Lịch sử phát triển neo trong đất 18 2.2. Phân loại neo trong đất 19 2.2.1. Tổng quan 19 2.2.2. Neo tạo lực kéo 21 2.2.3. Neo tạo lực nén tập chung 22 2.2.4. Neo tạo lực nén phân bố 23 2.2.5. Cấu tạo neo trong đất 25 2.2.6.  Thanh thép và bó cáp 26 2.2.7. Cử định vị và miếng định tâm (Spacer and Centralizer) 27 2.2.8. Vữa epoxy lấp đầy khoảng trống các tao cáp 28 2.2.9. Vữa xi măng 28 2.3. Công thức tính sức chịu nhổ của neo trong đất 29 2.3.1. Nguyên lý chống nhổ của thanh neo 29 2.3.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến sức chịu nhổ của thanh neo 29 2.3.3. Một số công thức tính sức chống nhổ của neo (giao diện đất – neo) 30 2.3.4. Giao diện vữa – dây neo 32 2.4. Ứng dụng neo trong đất 33 2.4.1. Neo ổn định tường chắn đất khi thi công hố đào 33 2.4.2. Ổn định kết cấu 33 2.4.3. Ổn định tường chắn khi thi công đường đào 34 2.4.4. Ổn định và chống sạt lở mái dốc 35 2.5. Kết luận chương 2 38 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 3.1.  Cơ sở tính toán ổn định mái dốc 39 3.1.1. Nhóm phương pháp theo lý thuyết cân bằng giới hạn của khối rắn 40 3.1.2. Nhóm phương pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn thuần tuý 46 3.2. Áp lực đất 46 3.2.1. Tổng quát 46 3.2.2. Các loại áp lực đất và điều kiện sinh ra chúng 47 3.2.3. Áp lực đất ở trạng thái ngưng 55 3.2.4. Áp lực đất do tải trọng chất thêm 56 3.2.5. Công thức tính áp lực đất theo thuyết áp lực đất Coulomb mở rộng 57 3.3. Phần mềm phần tử hữu hạn Plasix 8.2 60 3.3.1.  Tổng quát 60 3.3.2. Các mô hình đất trong phần mềm Plasix 8.2 61 3.4. Tính áp lực đất bằng phần mềm Plasix 66 3.5. Kết luận chương 3 70 CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ SẠT TRƯỢT MÁI TA-LUY BẰNG HỆ THỐNG TƯỜNG NEO 4.1.  Bài toán thiết kế neo trong đất 71 4.1.1. Xác định vị trí mặt trượt giới hạn 71 4.1.2. Tính toán tải trọng neo 71 4.1.3. Thiết kế đoạn chiều dài không liên kết 73 4.1.4. Thiết kế đoạn chiều dài đoạn liên kết 73 4.1.5. Xác định khoảng cách các neo và góc nghiêng của neo 73 4.1.6. Kiểm tra ổn định chung và ổn định cục bộ của hệ thống tường neo 75 4.2. Thiết kế neo ổn định cho một mái dốc bằng phần mềm Plasix 8.2 75 4.2.1. Mô hình bài toán 75 4.2.2. Tính toán mật độ và khoảng cách hợp lý của hệ thống tường neo 80 4.3. Kết luận chương 4 99 4.3.1. Kết luận 99 4.3.2. Những tồn tại và hướng tiếp tục nghiên cứu 99 1. Kết luận 101 2. Kiến nghị 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ trượt đất 4 Hình 1.2: Sơ đồ sạt trượt đất đá 4 Hình 1.3: Sơ đồ xói sạt đất đá 5 Hình 1.4: Sơ đồ đá đổ, đá lăn 6 Hình 1.5: Trượt đất qua xã Bắc hợp – Nguyên bình – Cao bằng 8 Hình 1.6: Trượt đất qua xã Bắc hợp – Nguyên bình – Cao bằng 8 Hình 1.7: Sạt trượt đất đá trên đèo Vi Hương thuộc đường 258 10 Hình 1.8: Xói sạt đất đ á tại Km70 tuyến đường Chà cang – Mường nhé 11 Hình 1.9: Điểm xói sạt đất đá trên QL12 thuộc khu vực thị xã Mường Lay tỉnh Điện Biên sau trận mưa lớn 12 Hình 1.10: Sạt trượt với mức độ nghiêm trọng đã vùi lấp toàn bộ đoạn đường lớn 12 Hình 2.1: Phân loại neo trong đất 20 Hình 2.2: Phân loại neo theo phương thức liên kết neo với đất nền 21 Hình 2.3: Cấu tạ o sơ đồ thay đổi tải trọng và biểu đồ phần bố ma sát của neo tạo lực kéo 22 Hình 2.4: Cấu tạo sơ đồ thay đổi tải trọng và biểu đồ phần bố ma sát của neo tạo lực nén tập chung 23 Hình 2.5: Cấu tạo sơ đồ thay đổi tải trọng và biểu đồ phần bố ma sát của neo tạo lực nén phân bố 24 Hình 2.6: Phân lo ại neo theo phạm vi sử dụng 24 Hình 2.7: Mặt cắt ngang điển hình neo trong đất 26 Hình 2.8: Cáp dự ứng lực sử dụng trong neo đất 27 Hình 2.9: Bố trí cừ định vị và miếng định tâm 28 Hình 2.10: Nguyên lý chịu lực của thanh neo 29 Hình 2.11: Neo ổn định tường chắn đất khi thi công hố đào 33 Hình 2.12: Ứng dụng neo trong đất chống tải trọng nâng và ổn định kết cấu 34 Hình 2.13: Neo chống lực đẩy nổi 34 Hình 2.14: So sánh tường trọng lực và tường neo ứng dụng khi thi công đường đào 35 Hình 2.15: Ứng dụng neo trong đất ổn định mái dốc chống sạt lở 36 Hình 2.16: : Ứng dụng neo trong đất khối bê tông chống sạt l ở 36 Hình 2.17: Ứng dụng công nghệ neo ƯST (neo OVM Trung quốc) phòng chống sạt trượt đèo đá đẽo đường Hồ Chí Minh 37 Hình 2.18: Thiết kế gia cố ta-luy bằng cáp neo trong đất ƯST kết hợp khung BTCT tại Km188-Km197+226, QL70 37 Hình 2.19: Gia cố mái ta luy bằng cáp neo trong đất ƯST kết hợp khung BTCT và giếng thoát nước trển đỉnh mái ta-luy tại QL4D – khu vực cầu Móng Sến…….… 38 Hình 3.1: Mặt cắt ngang mái dốc………………………………………………… 39 Hình 3.2: Lực tác dụng lên phân tố đất trong trườ ng hợp mặt trượt trụ tròn… 41 Hình 3.3: Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt qua nền đá.….42 Hình 3.4: Lực tác dụng lên phân tố đất trong trường hợp mặt trượt gẫy khúc 42 Hình 3.5: Quan hệ các loại áp lực…………………………………………… 47 Hình 3.6: Phương ứng suất chính lớn nhất và vòng tròn Morh ứng suất …… 48 Hình 3.7: Sơ đồ tính áp lực đất chủ động và bị động theo Rankine 49 Hình 3.8: Sơ đồ tính áp lực đất bị động và b ị động theo Rankine 51 Hình 3.9: Sơ đồ áp lực đất chủ động của đất rời theo Coulomb 52 Hình 3.10: Sơ đồ áp lực đất chủ động của đất dính theo Coulomb 53 Hình 3.11: Sơ đồ tính áp lực đất chủ động theo đồ giải 53 Hinh 3.12: Sơ đồ áp lực đất bị động theo Coulomb 54 Hình 3.13: Tính áp lực đất ngưng khi mặt đất đắp ngang, lưng tường thẳng đứng 55 Hình 3.14: Sơ đồ áp lực đất khi lưng tường và mặt đất đắp nằm nghiêng 56 Hình 3.15: Sơ đồ áp lực đất chủ động khi lưng tường và mặt đất đắp nằm nghiêng 57 Hình 3.16: Sơ đồ áp lực đất ngưng khi lưng tường và mặt đất đắp nằm nghiêng 59 Hình 3.17: Mối quan hệ tuyến tính ứng suất-biến dạng 61 Hình 3.18: Mặt chảy dẻo Mohr-Coulomb trong không gian ứng suấ t chính 62 Hình 3.19: Quan hệ ứng suất-biến dạng đàn dẻo lý tưởng 64 Hình 3.20: Quan hệ hyperbol giữa ứng suất và biến dạng trong thí nghiệm 3 trục chuẩn có thoát nước 64 Hình 3.21: Mặt chảy dẻo của mô hình HS trong mặt phẳng p-q 65 Hình 3.22: Các đường đồng mức chảy dẻo của mô hình HS trong không gian ứng suất chính 65 Hình 3.23: Mặt cắt ngang mô hình 67 Hình 3.24: Mô hình tính toán bằng Plasix 68 Hình 3.25: Biểu đồ phân bố ứng suất d ọc trục vuông góc và mái ta-luy σ xx ; σ yy 68 Hình 4.1: Tính toán lực căng neo 72 Hình 4.2: Khoảng cách theo yêu cầu theo phương đứng và phương ngang 75 Hình 4.3: Mặt cắt ngang tính toán 75 Hình 4.4: Mô hình tính toán ổn định mái dốc 77 Hình 4.5: Kết quả chuyển vị gia tăng 78 Hình 4.6: Biến dạng trượt gia tăng 78 Hình 4.7: Đường cong ΣM sf với chuyển vị 79 Hình 4.8: Mô hình xác định áp lực đất ngưng 80 Hình 4.9: Biểu đồ phân bố ứng suất dọc trục mái ta - luy σ xx , σ yy 81 Hình 4.10: Biểu đồ phân bố cường độ áp lực đất theo phương đứng 81 Hình 4.11: Sơ đồ tính lực căng neo T(kN/m) 82 Hình 4.12: Mô hình hệ thống tường neo 85 Hình 4.13: Giai đoạn 2-Xây dựng tường, lắp đặt và căng neo cho tầng neo 1 86 Hình 4.14: Giai đoạn 3-Xây dựng tường, lắp đặt và căng neo cho tầng neo 2 87 Hình 4.15: Giai đoạn 4-Xây dựng tường, lắp đặt và căng neo cho tầng neo 3 87 Hình 4.16: Biểu đồ phân bố lực kéo bầu neo 1 với N max = 310,07 kN/m……….…87 Hình 4.17: Biểu đồ phân bố chuyển vị dọc trục bầu neo 1 với U x = 15,03.10 -3 m 88 Hình 4.18: Biểu đồ phân bố chuyển vị pháp tuyến bầu neo 1 với U y = 2,08.10 -3 m …………………………………………………………………………………… 88 Hình 4.19: Biểu đồ mô men uốn tường thẳng đứng M max = 455,47 kNm/m………88 Hình 4.20: Biểu đồ phân bố lực kéo bầu neo 1 với N max = 31,20 kN/m……… ….88 Hình 4.21: Biểu đồ phân bố chuyển vị dọc trục bầu neo 1 với U x = 0,64.10 -3 m….88 Hình 4.22: Biểu đồ phân bố chuyển vị pháp tuyến bầu neo 1 với U y = 0,48.10 -3 m 89 Hình 4.23: Biểu đồ phân bố lực kéo bầu neo 2 với N max = 954,91 kN/m…………89 Hình 4.24: Biểu đồ phân bố chuyển vị dọc trục bầu neo 2 với U x = 0,73.10 -3 m….89 Hình 4.25: Biểu đồ phân bố chuyển vị pháp tuyến bầu neo 2 với U y = 0,30.10 -3 m …………………………………………………………………………………… 89 Hình 4.26: Biểu đồ mô men uốn tường thẳng đứng M max = 2360 kNm/m…… ….89 Hình 4.27: Biểu đồ phân bố lực kéo bầu neo 1 với N max = 95,06 kN/m……….… 89 Hình 4.28: Biểu đồ phân bố chuyển vị dọc trục bầu neo 1 với U x = 0,82.10 -3 m….90 Hình 4.29: Biểu đồ phân bố chuyển vị pháp tuyến bầu neo 1 với U y = 0,75.10 -3 m …………………………………………………………………………………… 90 Hình 4.30: Biểu đồ phân bố lực kéo bầu neo 2 với N max = 109,01 kN/m……….…90 Hình 4.31: Biểu đồ phân bố chuyển vị dọc trục bầu neo 2 với U x = 0,81.10 -3 m.…90 Hình 4.32: Biểu đồ phân bố chuyển vị pháp tuyến bầu neo 2 với U y = 0,89.10 -3 m …………………………………………………………………………………… 90 [...]... bảng chỉ dẫn lựa chọn biện pháp xử lý phụ thuộc vào tưng điều kiện vị trí công trình cụ thể: Bảng 1.1 Bảng chỉ dẫn lựa chọn biện pháp xử lý sạt trượt ta-luy Loại Phân loại Biện pháp xử lý Biện pháp xử lý tình thế, có tính tạm thời Lựa chọn các biện pháp tạm thời để đảm bảo giao Trượt đất thông có điều kiện như sau: Biện pháp 1: San lấp tạm thời trên mặt đường, bù Trượt đất quy mô lớn lún đảm bảo độ... thành hợp lý để xây dựng công trình 2 Mục đích của đề tài Đưa ra giải pháp công trình và phương pháp tính toán thiết kế để phòng chống sạt trượt mái ta-luy đường ô tô hiệu quả khi xảy ra mưa kéo dài 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu về thực trạng sạt trượt mái ta-luy đường ô tô, nguyên nhân và các giải pháp công trình khắc phục làm cho công trình an toàn và hiểu quả kinh tế Nghiên cứu tổng... nói chung 1.4 Các biện pháp xử lý sạt trượt mái ta-luy đường ô tô đã và đang áp dụng các nước trên thế giới và Việt Nam Các biện pháp thiết kế xử lý sạt trượt mái ta-luy phải phù hợp với chủ trương kỹ thuật do chủ đầu tư đề ra, theo đó phải đáp ứng được yêu cầu lựa chọn để thiết kế biện pháp xử lý có tính tạm thời hay nửa kiên cố hoặc kiên cố hóa, bền vững lâu dài và là biện pháp hợp lý nhất đáp ứng... vấn đề sạt trượt ta-luy đường miền núi Nghiên cứu cơ sở lý luận tính toán ổn định mái dốc (cơ sở lý thuyết về ổn định mái dốc, các phương pháp tính toán ổn định mái dốc thường dùng) Đề xuất biện pháp xử lý sạt trượt ta-luy đường miền núi 2 4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu Trên cơ sở các số liệu khảo sát địa hình, địa chất, thuỷ văn , tham khảo kết quả nghiên cứu của các công trình đã công bố... hiệu Biện pháp 2: Nếu trượt đất gây sạt lún quá lớn và nguy hiểm, cần xem xét phương án tránh tuyến tạm thời hoặc cầu tạm đi qua khu vực trượt đất Trượt đất quy mô vừa: Có thể hót sạt hoặc xếp tạm 3-4 hàng rọ đá, với 15 chiều cao không quá 4 m Trượt đất quy mô nhỏ: Sạt trượt quy mô lớn rất lớn: Sạt trượt đất đá Sạt trượt quy mô vừa: Sạt trượt quy mô nhỏ: Xói sạt lớn đến rất lớn: Xói sạt Xói sạt quy mô... môi trường ở địa phương Các giải pháp xử lý sạt trượt được phân loại theo góc độ công nghệ và chia ra 2 loại giải pháp như sau: Các giải pháp công nghệ truyền thống: + Biện pháp đóng tường cừ bằng tre, nứa, đan phên, + Biện pháp thoát nước mặt; + Biện pháp trồng cỏ, trồng cây; + Biện pháp thả đá gia cố chân taluy; + Biện pháp lát đá, xếp đá khan; + Biện pháp xếp bao cát, bao đất, cũi lợn; + Biện pháp. .. rọ đá; + Biện pháp cắt cơ giảm tải; + Biện pháp xây lát đá gia cố bề mặt; + Biện pháp tường ốp, tường chống và tường chờ; + Biện pháp tường chắn đá xây móng nông chịu áp lực đất; 14 + Biện pháp tường chắn bê tông móng nông chịu áp lực đất - Các giải pháp công nghệ mới: + Biện pháp đầm rơi, đầm lăn để gia cố chặt bề mặt ta-luy; + Biện pháp sử dụng rọ đá không gỉ (Terramesh, bọc nhựa, ); + Biện pháp tường... pháp tính phù hợp Dùng phần mềm Plaxis để tính toán thiết kế gia cường mái dốc theo phương pháp bố trí neo 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG SẠT TRƯỢT MÁI TA-LUY ĐƯỜNG Ô TÔ 1.1 Khái niệm hiện tượng sạt trượt Sạt trượt là các quá trình chuyển động của khối đất, đá về phía chân sườn dốc dưới tác dụng của trọng lực 1.2 Phân loại hiện tượng sạt trượt mái ta-luy Có nhiều cách phân loại sạt trượt mái ta-luy. .. liệu khác; + Biện pháp trồng cỏ Vetiver có khả năng chống xói cao; + Biện pháp gia cố bề mặt bằng khối xây, bêtông, tấm lát; + Biện pháp hạ mực nước ngầm và thoát nước ngầm; + Biện pháp tường chắn móng cọc chống trượt sâu; + Biện pháp xây dựng hành lang hở (tuy-nel hở); + Biện pháp tường vòm neo chống trượt phẳng; + Biện pháp khung dầm neo chống trượt sâu Để lựa chọn được giải pháp xử lý hiệu quả ta... đề xử lý ổn định mái ta-luy vẫn thực sự chưa phát huy hết hiệu quả, vẫn xuất hiện nhiều hiện tượng sạt trượt trên các tuyến đường giao thông Nhằm từng bước giải quyết và tiến tới đảm bảo xử lý triệt để ổn định cho các mái ta-luy đường miền núi chúng ta cần phải tiến hành nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm, các giải pháp mới trong vấn đề xử lý ổn định, đánh giá và so sánh để chọn ra một giải pháp hợp lý, . kết rằng đề tài luận văn Nghiên cứư biện pháp xử lý sạt trượt mái ta-luy đường ô tô là công trình nghiên cứu của cá nhân mình. Tôi đã nghiêm túc đầu tư thời gian và công sức dưới s ự hướng dẫn. hiện tượng sạt trượt mái ta-luy 3 1.2.1. Trượt đất 3 1.2.2. Sạt trượt đất đá 4 1.2.3. Xói sạt đất đá 5 1.2.4. Đá đổ, đá lăn 5 1.3. Tình hình sạt trượt mái ta-luy đường ô tô ở các tỉnh. phương pháp tính toán thiết kế để phòng chống sạt trượt mái ta-luy đường ô tô hiệu quả khi xảy ra mưa kéo dài. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Tìm hiểu về thực trạng sạt trượt mái ta-luy đường