ỔN ĐỊNH LÂU DÀI CỦA NỀN ĐẤT YẾU BÃO HÒA NƯỚC DƯỚI … · 2018. 5. 19. ·...

ỔN ĐỊNH LÂU DÀI CỦA NỀN ĐẤT YẾU BÃO HÒA NƯỚC DƯỚI CÔNG TRÌNH SAN LẤP KHU VỰC THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINH VÀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG TRÊN CƠ SỞ MÔ HÌNH CAM CLAY

BÙI TRƯỜNG SƠN

*

NGUYỄN TRÙNG DƯƠNG**

Long term stability of saturated soft soils ground under embankments in

Hochiminh City and Mekong delta on basis of Cam clay model

Abstract: Utilization of Cam clay model, which is a contemporary and

appropriate to soft soils, shows that the settlements and differential settlements

are reduced significantly in case of over consolidated soils. Base on the research

results in the laboratory, the results of calculation and analysis, applications in

practice are recommended to employ to the investigation, design and

construction on soft soils in Ho Chi Minh City and the Mekong Delta.

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và phần

lớn địa bàn TP. Hồ Chí Minh nằm trên tầng trầm

tích phù sa trẻ có chiều dày lớn và biến đổi phức

tạp. Nhiều công trình cơ sở hạ tầng trong và sau

khi thi công đã bị trượt và bị lún lệch [2]. Việc

xác định các thông số biến dạng đất nền, lựa

chọn mô hình và áp dụng tính toán cần thiết

được nghiên cứu bổ sung và hoàn thiện.

Ngoài ra, do quá trình cố kết thấm, biến dạng

đất nền có thể gây phá hoại điều kiện làm việc

ổn định đối với các công trình trên đất đắp của

khu dân cư và có thể làm thay đổi khả năng chịu

tải của nền theo thời gian. Do đó cần thiết phải

đánh giá độ ổn định của đất nền theo hai trạng

thái giới hạn.

Căn cứ trên cơ sở kết quả thí nghiệm trong

phòng, bài viết thực hiện nhằm phân tích và chọn

lựa mô hình tính toán hiện đại phù hợp và đưa ra

một số nhận xét kiến nghị cho việc áp dụng vào

thực tế xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng của

khu vực.

1. ĐẶC ĐIỂM BIẾN DẠNG ĐẤT NỀN THEO

MÔ HÌNH CAM CLAY

Hiện nay, mô hình đàn hồi dẻo, hóa rắn dạng

Cam clay rất thường được sử dụng tính toán cho

nền đất yếu. Ưu điểm của mô hình này là tổ hợp

thành công các tính chất cơ lý của đất bằng

phương trình trạng thái, trong đó bao gồm: trạng

thái tới hạn, định luật chảy dẻo theo điều kiện tác

dụng tải trọng (đường ứng suất), thông số hóa rắn

phụ thuộc vào hệ số rỗng và lịch sử chịu tải của

đất nền [3].

Trong mô hình Cam clay dành cho đất yếu,

quan hệ giữa biến dạng thể tích v và ứng suất

nén hữu hiệu p’ được xác định bằng các biểu

thức sau:

o

ovv

p

p'ln* (1)

o

eov

ev

p

p'ln* (2)

Ở đây: *, * – chỉ số nén và dỡ tải theo biến

dạng thể tích.

e

1*

,

e

1*

, với: , – chỉ số nén và dỡ

tải, e – hệ số rỗng.

p’ – ứng suất nén đẳng hướng hữu hiệu:

zyxp '''3

1'

* Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh

268 Lý Thường Kiệt, quận 10, TP. Hồ Chí Minh ĐT: 08 8636822, DĐ: 0907 159518

** Sở Xây dựng Hậu Giang

Hình 1: Quan hệ giữa biến dạng thể tích và ứng

suất nén đẳng hướng

Thông thường, đất được xem như vật liệu đàn hồi

tuyến tính hoặc dẻo trong tính toán ước lượng biến

dạng, còn khi đánh giá độ bền, đất được xem như vật

liệu rắn hoặc chảy dẻo tuyệt đối. Đối với mô hình

Cam clay thì biến dạng thể tích có thể hồi phục, còn

biến dạng cắt thì xem như không hồi phục.

Trên hệ tọa trục p’ – q, mặt tới hạn là đường

thẳng và được biểu diễn bằng công thức sau:

qf = M.p’ (3)

Ở đây: qf – giá trị tenser ứng suất lệch khi phá

hoại hay là độ bền của đất.

M – thông số độ bền của đất nền phụ thuộc vào

góc ma sát trong, được xác định bằng thí nghiệm

trong điều kiện thoát nước.

Trong trường hợp tổng quát, tenser ứng suất lệch

được xác định bằng biểu thức sau:

222

222

3

''2

1''

2

1''

2

1

xzzyyz

zxxzzyq

Vùng biến dạng đàn hồi của mô hình Cam clay

giới hạn bởi mặt giới hạn dẻo. Hiện nay, thường

được sử dụng nhất là mô hình Cam clay biến cải,

quy luật chảy dẻo của mô hình này có dạng:

22'' p

spv

ps

pv Mpqp (4)

Viết lại phương trình trên, ta được:

2

22

Mps

pv (5)

với: 'p

q

Hình 2: Ứng xử ứng suất – biến dạng của đất

theo mô hình Cam clay

Tích phân từng phần phương trình (5) ta nhận

được mặt giới hạn dẻo của mô hình Cam clay biến

cải dưới dạng sau:

q2+M

2.p’

2 = M

2.p’.pc (6)

hay: 22

2

'

'

M

M

p

p

c

(7)

Ở đây: pc – áp lực tiền cố kết hay còn gọi là ứng

suất nén lại.

Phương trình (7) có dạng hình elip. Điểm pc nằm

trên trục p’, là giao điểm của elip với trục ứng suất

nén hữu hiệu (hình 2).

Trong trường hợp trạng thái ứng suất đất nằm

trong phạm vi giới hạn của mặt giới hạn dẻo thì biến

dạng là đàn hồi. Khi trạng thái ứng suất vượt ra

ngoài phạm vi mặt giới hạn dẻo này thì xảy ra vừa

biến dạng dẻo, vừa biến dạng đàn hồi.

Trong phạm vi đàn hồi, ứng xử đất nền được mô

1

v

*

1 *

lnp’

pp

1

A

q

pс

Đường tới hạn

B

M

1

A’

q Đường tới hạn

B’

M

pс1 pс2

Mặt giới hạn dẻo

tả bằng phương trình trạng thái sau:

dqpe

d

)21()1(9

)1(2

(8)

Hoặc dưới dạng ma trận:

q

p

G

Vpeq

ep '

30

0'

(9)

Với: - hệ số Poisson

Trong hệ tọa trục p’ – q, nếu trạng thái ứng suất

do tác dụng của tải trọng ngoài vượt quá mặt giới

hạn dẻo thì biến dạng tương ứng sẽ bao gồm hai

thành phần: dẻo và đàn hồi. Ngoài thành phần biến

dạng đàn hồi như mô tả bên trên còn bổ sung thêm

thành phần biến dạng dẻo trong phương trình mô tả

trạng thái như sau:

'

'

1

2

'

'

1 22 p

dp

ed

Mp

dp

ed v

(10)

d

Mp

dp

eMd s 2222

2

'

'

1

2 (11)

Hoặc dưới dạng ma trận:

q

p

M

M

MVppq

pp '

42

2

' 22

2

22

22

(12)

Với các loại đất có giá trị áp lực tiền cố kết lớn

hơn thì mặt giới hạn dẻo có phạm vi rộng hơn và

tương ứng là vùng biến dạng đàn hồi lớn hơn. Như

vậy khi nén lại thì giá trị biến dạng thu được sẽ ít

hơn do mặt giới hạn dẻo đã được mở rộng và hình

thành ở vị trí mới cao hơn.

2. ĐẶC ĐIỂM BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT YẾU

KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Đất yếu khu vực ĐBSCL và TPHCM có tuổi địa

chất là Đệ Tứ hiện đại (QIV

). Do quá trình tích tụ

trầm tích diễn ra mạnh mẽ trong khoảng 5000 -

10000 năm đến hiện nay (có những lớp trầm tích

hiện đại có bề dày đạt đến trên 50m) nên đưa đến

hình thành cấu tạo không đồng nhất của đất nền theo

phương ngang cũng như theo phương đứng. Bề dày

lớp đất yếu càng lớn thì tính không đồng nhất thể

hiện càng rõ rệt. Đối với đặc điểm biến dạng của đất

yếu, tính chất này thể hiện rõ rệt qua hệ số quá cố

kết z

pOCR c

'.

'

(với ’ – trọng lượng riêng đẩy nổi

của đất, z – độ sâu mẫu đất khảo sát) trong khi hệ số

rỗng hầu như thay đổi không đáng kể theo độ sâu.

Theo kết quả thí nghiệm của khoảng gần 700

mẫu đất yếu ở khu vực cho thấy giá trị áp lực tiền cố

kết pc của bùn sét pha, sét pha cát cao hơn bùn sét

[1, 4, 5]. Đối với bùn sét, trong phạm vi độ sâu đến

6m, giá trị OCR dao động trong khoảng 24 (cá biệt

có nhiều trường hợp lên đến 68), đến độ sâu từ 6 –

11m dao động trong khoảng 1,21,7, trung bình từ

độ sâu 0 – 11m giá trị OCR: 1,52,5. Từ 11m trở đi

đến độ sâu hơn 20m thì đất nền được xem như cố kết

thường hoặc dưới cố kết.

Giá trị OCR lớn ở vùng trên của lớp đất yếu được

giải thích là do độ bền kiến trúc, do sự dao động của

thủy triều có tác dụng như quá trình dỡ tải và nén

lại, quá trình thổ nhưỡng hóa và hàng loạt yếu tố

khác. Vùng từ độ sâu 12m trở đi, do quá trình tích tụ

trầm tích diễn ra mạnh mẽ nên quá trình cố kết thấm

do trọng lượng bản thân được xem như chưa hoàn

toàn chấm dứt.

Ngoài ra, tính chất không đồng nhất của nền đất

yếu khu vực còn thể hiện ở sự khác biệt của các giá

trị hệ số thấm theo phương ngang và phương đứng.

Tuy nhiên, trong trường hợp không xét đến các biệp

pháp xử lý nền, các tính toán cho thấy sự khác biệt

hệ số thấm theo hai phương (không quá 4) ảnh

hưởng không đáng kể lên kết quả dự báo độ biến

dạng theo thời gian.

Giá trị chỉ số nén Cc dao động từ 0,51,1 tỷ lệ với

hệ số rỗng tự nhiên và độ ẩm giới hạn chảy nhưng

không phụ thuộc độ sâu. Trong trường hợp khu vực

có bề dày lớp đất yếu lớn, cho đến độ sâu 20m, hệ số

rỗng của đất yếu của khu vực thay đổi không theo

quy luật (đường cong nén lún do tải trọng của trọng

lượng bản thân), giá trị trung bình thay đổi không

đáng kể (hình 3). Như vậy, tương tự như hệ số rỗng,

chỉ số nén không thay đổi đáng kể theo độ sâu [2].

3. Áp dỤng tính toán cho khỐi đẤt đẮp trên nỀn

đẤt yẾu trên cơ sỞ mô hình Camclay

Công trình đắp trên đất yếu có thể biến dạng theo

thời gian và tùy thuộc vào từng vị trí khác nhau trên

bề mặt công trình đắp, biến dạng của các điểm khác

nhau có thể khác nhau. Biến dạng của nền đất gây ra

dịch chuyển công trình đắp. Đối với một số công

trình trên đất đắp (hệ thống cấp thoát nước, tuyến

đường dây tải điện và các công trình cơ sở hạ tầng

khác) rất nhạy cảm với biến dạng lệch, sự dịch

chuyển bề mặt công trình đắp có thể gây mất ổn định

và phá hoại điều kiện làm việc của công trình. Do

quá trình cố kết, độ ổn định của công trình đắp thay

đổi theo thời gian. Tốc độ lún theo thời gian tại mọi

điểm trong phạm vi công trình đắp không giống

nhau có thể đưa đến sự dịch chuyển không đồng đều

của công trình và gây mất ổn định.

Hình 3: Quan hệ giữa hệ số rỗng theo độ sâu

Để đánh giá sự dịch chuyển không đồng đều,

chúng tôi tiến hành xây dựng các đường cong

chuyển vị của các điểm khác nhau trên bề mặt công

trình đắp cao 3m ở Hậu Giang theo thời gian trên

nền đất yếu dày 11m trên cơ sở tính toán bằng

chương trình Plaxis cho bài toán phẳng (hình 4, 5).

Các đặc trưng cơ lý của lớp đất yếu có bề dày 11m

sử dụng cho tính toán được xác định bằng thí

nghiệm trong phòng: W=74,5%; =1,54g/cm3; * =

0,1191; * = 0,0164; c’ = 5KPa; ’ = 25o32’. Bên

dưới là lớp sét pha cát trạng thái dẻo cứng.

Hình 4: Đất đắp ở Hậu Giang

(a)

(b)

Hình 5: Biến dạng các điểm khác nhau trên bề mặt

công trình đắp theo thời gian với hệ số quá cố kết

đất nền: (a) – OCR=1 đến độ sâu 11m, (b) –

OCR=1,9 đến độ sâu 5m, OCR=1,5 đến độ sâu 7m,

OCR=1,4 đến độ sâu 9m.

Vào thời điểm ban đầu, sự dịch chuyển ở vùng

biên lớn hơn vùng trung tâm do đất nền khu vực

này bị trượt ngang. Thậm chí ở một vài thời

điểm, tốc độ phát triển biến dạng ở vùng biên còn

lớn hơn vùng trung tâm.

0

5

10

15

20

25

30

1.5 2.0 2.5 3.0

Độ

sâu

(m

)

hệ số rỗng е

HK.1

HK.2

Như đã nhận xét ở trên, đến độ sâu 11m, hệ số

quá cố kết OCR của đất sét yếu khu vực dao

động trong khoảng 1,52,5. Kết quả tính toán

trên mô hình Camclay cho thấy biến dạng của

nền đất quá cố kết bé hơn biến dạng của nền đất

cố kết thường. Trường hợp xét giá trị OCR đến

độ sâu 11m, độ lún ổn định dao động trong

khoảng 1,11,2m so với 1,6m khi giá trị OCR=1.

Do phạm vi vùng giới hạn biến dạng đàn hồi của

đất nền được mở rộng hơn nên độ lún do biến

dạng dẻo giảm. Đồng thời độ lún lệch của các

điểm khác nhau trên bề mặt lớp đất đắp cũng

giảm khi giá trị OCR tăng.

Ngoài ra, độ an toàn tại một điểm bất kỳ so

với trạng thái giới hạn có thể xác định bằng mức

độ tiếp cận trạng thái giới hạn theo biểu thức sau

(hình 6):

gh

max (13)

Với:

- mức độ tiếp cận trạng thái giới hạn;

max - giá trị ứng suất tiếp cực đại;

gh - sức chống cắt cực đại tại điểm đang xét.

gh = tg + c, với - ứng suất nén trung bình

3

zyx

Biểu thức (13) có thể viết lại:

2

22

cos.2sin

4

cyx

xyyx

(14)

Rõ ràng: ≤ 1. Giá trị = 1 đạt được khi ứng

suất tại điểm đó đạt giá trị tới hạn và xảy ra biến

dạng dẻo.

Mức độ tiếp cận trạng thái giới hạn có thể

biểu diễn dưới dạng đường đồng mức. Khi đường

giới hạn có giá trị 1 mở rộng và phát triển lên

đến bề mặt thì nền được xem như mất ổn định,

công trình được xem như phá hoại.

Rõ ràng giá trị không cho phép thu nhận

được một giá trị hệ số ổn định cụ thể, nhưng căn

cứ trên khu vực giới hạn bởi các đường đồng

mức với các giá trị xấp xỉ 1, có thể phân chia

được vùng nguy hiểm trong nền và từ đó sử dụng

các biện pháp gia cố nền, làm tăng khả năng chịu

tải (tăng sức chống cắt của đất) hoặc thay đổi

hình dạng, kích thước công trình đắp nhằm mục

đích giảm ứng suất cắt.

Hình 6: Sơ đồ xác định mức độ tiếp cận trạng

thái giới hạn tại một điểm trong nền đất

Hình 7: Mức độ tiếp cận trạng thái tới hạn sau 150

ngày xây dựng công trình

Trên hình 7 lưu ý khu vực bị giới hạn bởi các

đường có giá trị 0,9 1,0 là khu vực được xem là

“yếu” hơn so với vùng có giá trị bé hơn. Trong

giai đoạn đầu các vùng này hình thành chủ yếu

gần vùng dưới biên. Kết quả khảo sát cho thấy

vùng này được mở rộng thêm ra trong một giai

đoạn nào đó sau khi xây dựng. Sau đó, do sự

phân tán của áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, diện

tích vùng giới hạn này sẽ co lại và khả năng chịu

tải của đất nền sẽ được gia tăng. Trong khoảng

thời gian nguy hiểm đó (có thể có liên hệ với

khoảng thời gian mà tốc độ lún ở vùng biên phát

triển mạnh như ở hình 5a) vài chỗ trong vùng nền

hình thành các khu vực có mức độ tiếp cận trạng

thái tới hạn có giá trị 1, tức là khu vực này đất

nền được xem là biến dạng dẻo.

max

gh

Khoảng thời gian nguy hiểm trên trong

trường hợp bài toán cụ thể tính toán là khoảng

150 ngày đêm sau khi san lấp. Sức chống cắt

của đất trong khoảng thời gian này giảm (vì ứng

suất tiếp không tăng hoặc tăng không đáng kể)

có thể là do áp lực nước lỗ rỗng tăng ở dưới

vùng biên. Ngoài ra, tại khu vực nền dưới mái

dốc công trình đắp, ứng suất nén đẳng hướng

không lớn nên quá trình phân tán áp lực nước lỗ

rỗng xảy ra không nhanh. Áp lực nước lỗ rỗng

trong vùng nền dưới mái dốc taluy khối đắp có

thể tăng lên do dòng nước thấm ra từ vùng trung

tâm của nền đất.

4. NHẬN XÉT KẾT LUẬN

- Nền đất yếu của khu vực có giá trị OCR lớn

ở các lớp đất gần bề mặt. Khi giá trị hệ số quá

cố kết OCR của đất nền lớn thì độ lún và độ lún

lệch giảm đáng kể, sử dụng các mô hình có xét

đến giá trị OCR cho phép đánh giá mức độ biến

dạng của nền đất yếu hợp lý hơn.

- Trong việc tiến hành thi công ở hiện trường

cố gắng đảm bảo không gây phá hoại kết cấu

nguyên dạng của lớp đất bên trên hoặc lớp đất

mặt (là lớp đất được nén trước do quá trình thổ

nhưỡng hóa hoặc do các loại tải trọng khác)

nhằm hạn chế biến dạng và biến dạng lệch nền

công trình. Trong trường hợp ngược lại, chẳng

những có thể làm giảm hoặc triệt tiêu hoàn toàn

giá trị áp lực tiền cố kết pc mà còn giảm các giá

trị thông số sức chống cắt c’, ’, mặt giới hạn

dẻo co lại đáng kể và có thể gây biến dạng lớn

hoặc phá hoại nền công trình khi chịu tải.

- Độ lún lệch tại các điểm khác nhau trên

bề mặt khối đất đắp có thể thay đổi theo thời

gian do quá trình cố kết thấm. Tùy thuộc bài

toán thực tế cụ thể, giá trị độ lún lệch lớn nhất

đạt đến trong một khoảng thời gian nào đó sau

khi đắp (trong trường hợp này là khoảng 150

ngày đêm).

- Tận dụng đặc điểm quá cố kết của các lớp

đất yếu gần bề mặt trong tính toán ổn định công

trình đắp cho kết quả độ lún và độ lún lệch

giảm, bảo đảm điều kiện làm việc của công trình

mà không cần các biện pháp xử lý nền hay gia

cường khối đất đắp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1- Lê Thị Ngọc Lan: Các đặc trưng biến

dạng của đất yếu trong quá trình cố kết thấm,

Luận văn Thạc sỹ, Trường ĐH Bách Khoa TP.

Hồ Chí Minh, 2004.

2- Châu Ngọc Ẩn, Bùi Trường Sơn, Lâm

Quang Nhân: Ứng xử cơ học của nền đất đắp

bằng phương pháp xáng thổi ở vùng lấn biển

Kiên Giang, Hội nghị khoa học công nghệ lần

thứ 8, Đại học Bách Khoa TP.HCM, 2002, trang

133 – 138.

3- David Muir Wood: Soil behavior and

critical state soil mechanics, Cambridge

University Press, 1994.

4- Тер-Мартиросян З.Г., Буй Чыонг

Шон:Напряженно деформированное

состояние слабых водонасыщенных

глинистых оснований насыпей, Основания,

Фундаменты и Механика грунтов, c. 2-6, №5-

2005. (Z.G. Ter-Martirosyan and C.S. Bui:

Stress – strain state of weak saturated clay beds

of embankments, Soils Mechanics and

Foundation Engineering, Vol. 42, No5-2005).

5- Буй Чыонг Шон: Длительная

устойчивость водонасыщенных оснований

насыпей, МГСУ, ВЕСНИК (НАУЧНО -

ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ) No1, c. 61-68,

2006.

§Þa kü thuËt sè 1-2007 1

Ph©n tÝch çc yÕu tè ¶nh hëng ®Õn sù æn ®Þnh

dµi h¹n cña hÖ thèng ®ª biÓn ®ång b»ng B¾c bé

§ç Minh §øc*

The Analyses of Long-term Seadyke Stability in the North Vietnam

Coastal Zone

Abstract: The seadyke system plays a very important role in protection of

the low land in the North Vietnam coastal zone. However the long-term

stability of the seadyke is often weakened by various factors. Erosion

leading to the destruction of the dyke bottom is the main reason that

threats the seadyke system. It becomes more serious because the erosional

intensity increases due to sea level rise, changes of river channels and

sedimentation. Most of dyke segments were built by in-situ fine sands. It is

easily eroded causing shallow failure during heavy rain or excess waves in

surge storms. The riverdyke system and upstream hydropower plants can

strongly speed up the erosion and seadyke weakening. The mangrove forest

with a rational width (500-600m at least) helps wave attenuation and

effectively protects the seadyke. However it can not be used in severe

erosional segments.

Më ®Çu

Trong ¸nh b×nh minh cña thÕ kû 21, loµi

ngêi nh dßng ch¶y cña s«ng ®ang ®æ dån vÒ

®íi ven biÓn. Dù kiÕn ®Õn n¨m 2010 sÏ cã

kho¶ng 54% d©n sè thÕ giíi sinh sèng trong

khu vùc tõ bê biÓn vµo s©u trong ®Êt liÒn 90

km (Charlier & De Meyer, 1998). §Ó b¶o vÖ

khu vùc ven biÓn, ®Õn nay rÊt nhiÒu çc c«ng

tr×nh ®· ®îc x©y dùng, ®Æc biÖt lµ ®ª biÓn.

§ª biÓn ®îc ghi nhËn lµ c«ng tr×nh h÷u hiÖu

nhÊt ng¨n triÒu vµ chèng sãng, b¶o vÖ vïng

®Êt thÊp. Trong ®iÒu kiÖn thùc tÕ hiÖn nay,

khi mµ nguy c¬ vÒ sãng thÇn, sù d©ng cao

mùc níc biÓn vµ xãi lë bê biÓn ®ang lµ vÊn

®Ò thêi sù nãng báng (O’Connel, 2002 vµ

Vallega, 1999), çc nghiªn cøu vÒ æn ®Þnh l©u

dµi cña hÖ thèng ®ª biÓn nh»m gi¶m thiÓu

thiÖt h¹i do çc hiÖn tîng trªn g©y ra lu«n

thu hót ®îc rÊt nhiÒu sù quan t©m.

Khu vùc ven biÓn ®ång b»ng B¾c Bé kh«ng

ph¶i lµ ngo¹i lÖ. Thùc tÕ diÔn ra nh÷ng n¨m

qua, ®Æc biÖt lµ sau c¬n b·o sè 7 th¸ng 9 n¨m

2005 cho thÊy vÊn ®Ò æn ®Þnh l©u dµi cña hÖ

thèng ®ª biÓn tríc nh÷ng biÕn ®éng phøc

t¹p cña thiªn nhiªn ®· trë nªn v« vïng cÊp

thiÕt. Nh»m gãp phÇn lµm s¸ng tá vÊn ®Ò

nµy, bµi b¸o tËp trung ph©n tÝch ¶nh hëng

cña çc yÕu tè xãi lë bê biÓn, sù d©ng cao

mùc níc biÓn, xãi mßn h¹ thÊp ®Þa h×nh b·i

biÓn, xãi mßn bÒ mÆt vµ sên ®ª biÓn, çc

c«ng tr×nh x©y dùng ë thîng lu, trång vµ

khai th¸c rõng ngËp mÆn ®Õn sù æn ®Þnh cña

hÖ thèng ®ª.

1. Kh¸i qu¸t hiÖn tr¹ng hÖ thèng ®ª

biÓn ®ång b»ng B¾c Bé

Khu vùc ven biÓn ®ång b»ng B¾c Bé thuéc

®Þa phËn thµnh phè H¶i Phßng vµ çc tØnh

Th¸i B×nh, Nam §Þnh vµ Ninh B×nh, cã ®Þa

h×nh thÊp, ®a phÇn thÊp h¬n mùc triÒu cêng

(cao 2,8-4m). §©y lµ vïng träng ®iÓm kinh tÕ

cña ®Êt níc, cã mËt ®é d©n c cao. §Ó b¶o vÖ

khu vùc ven biÓn, tõ l©u viÖc nghiªn cøu x©y

dùng çc tuyÕn ®ª biÓn ®· rÊt ®îc chó träng.

§Õn nay, H¶i Phßng cã 104,12km ®ª biÓn,

* Bé m«n §Þa kü thuËt, Trêng §¹i häc Khoa

häc Tù nhiªn

334 NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi

Tel: 0912042804E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]


mét sè tuyÕn ®· ®îc n©ng cÊp qua dù ¸n

PAM 5325 chèng ®îc giã cÊp 9, tÇn suÊt

triÒu 5%, nhng vÉn cÇn tíi 1.100 tû ®ång ®Ó

n©ng cÊp toµn bé tuyÕn ®ª ®Õn 2010. Th¸i

B×nh cã 82,5km ®ª biÓn, trong ®ã 56 trùc diÖn

víi biÓn. Dù ¸n PAM 5325 míi chØ n©ng cÊp

®îc 47km ®ª biÓn. Nam §Þnh cã 91,5km ®ª

biÓn, lµ n¬i cã tuyÕn ®ª xung yÕu nhÊt vµ bÞ

ph¸ huû trÇm träng trong çc c¬n b·o n¨m

2005. Ninh B×nh cã çc tuyÕn ®ª B×nh Minh

1, 2 vµ 3 b¶o vÖ huyÖn Kim S¬n, quy m« nhá,

kh«ng æn ®Þnh trong giã b·o cÊp 8-9.

§ª biÓn ®îc ®¾p b»ng m¸y xóc hoÆc ®µo

®¾p thñ c«ng. §Êt ®¾p ®îc lÊy tõ çc khu

vùc ®ång phÝa trong. §Êt ®¾p cã hai lo¹i

chÝnh lµ çt mÞn (Ýt h¬n lµ çt pha) lÉn Ýt bôi,

sÐt, mïn thùc vËt vµ sÐt, sÐt pha ®«i chç lÉn

mïn thùc vËt, mµu n©u hång. §ª biÓn ë ®ång

b»ng B¾c Bé ®îc x©y dùng trùc tiÕp trªn nÒn

lµ çc trÇm tÝch Holocen, bao gåm 3 líp ®Êt

chÝnh lµ:

- Líp 1: Çt mÞn, çt pha tr¹ng th¸i dÎo,

xuÊt hiÖn ë khu vùc l©n cËn çc cöa s«ng lín,

nguån gèc s«ng-biÓn (amQ23 tb3).

- Líp 2: SÐt v« c¬ tÝnh dÎo thÊp n©u hång,

x¸m xanh, x¸m ®en lÉn mïn thùc vËt nguån

gèc s«ng-biÓn-®Çm lÇy (ambQ23tb3), ®îc

thµnh t¹o t¹i phÇn tròng ®Þa h×nh gi÷a çc

cån çt.

- Líp 3: Çt mÞn, çt pha tr¹ng th¸i dÎo,

lÉn vá sß hÕn mµu x¸m tro, x¸m xanh nguån

gèc biÓn (mQ23 tb3), lµ thµnh t¹o thuéc çc cån

çt ®· ®îc h×nh thµnh tríc ®©y.

Çc nghiªn cøu ®Õn nay ®Òu kh¼ng ®Þnh

®êng bê tõ H¶i Phßng ®Õn cöa Th¸i B×nh

thuéc lo¹i triÒu chiÕm u thÕ, çc khu vùc cßn

l¹i chÞu ¶nh hëng hçn hîp cña sãng-triÒu

(theo ph©n lo¹i cña Davis & Hayes, 1984),

trong ®ã cã nhiÒu ®o¹n bê biÓn bÞ ph¸ huû

m¹nh mÏ nh H¶i HËu (Nam §Þnh), Çt H¶i

(H¶i Phßng). Thùc tiÔn ®· x¶y ra trong c¬n

b·o sè 7 n¨m 2005 võa qua ®· cho thÊy sù

cÇn thiÕt ph¶i dù b¸o ®îc kh¶ n¨ng mÊt æn

®Þnh cña çc ®o¹n ®ª biÓn, nh»m chñ ®éng ®èi

phã víi thiªn tai c¶ trong thêi gian tríc m¾t

vµ l©u dµi.

2. Nguyªn t¾c ®¸nh gi¸ møc ®é ¶nh

hëng

æn ®Þnh ë ®©y ®îc hiÓu lµ çc tr¹ng th¸i

c©n b»ng bÒn cña hÖ thèng ®ª biÓn. Nghiªn

cøu æn ®Þnh dµi h¹n cã nghÜa lµ ®¸nh gi¸ kh¶

n¨ng gi¶m møc ®é æn ®Þnh, tiÕn tíi tr¹ng th¸i

c©n b»ng giíi h¹n hoÆc tr¹ng th¸i c©n b»ng

bÒn víi møc ®é bÒn v÷ng thÊp h¬n.

æn ®Þnh cña ®ª biÓn lµ vÊn ®Ò phøc t¹p do

chÞu t¸c ®éng ®ång thêi cña nhiÒu yÕu tè kh¸c

nhau. Do vËy, ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, ®Ò tµi

®· lùa chän ph¬ng ph¸p tiÕp cËn hÖ thèng.

§©y lµ ph¬ng ph¸p cho phÐp xö lý çc vÊn

®Ò phøc t¹p trªn c¬ së xem xÐt xö lý ®Çy ®ñ

çc ®Æc ®iÓm hÖ thèng cña ®èi tîng. §èi víi

hÖ thèng ®ª biÓn ®ång b»ng B¾c Bé, çc hîp

phÇn trùc tiÕp t¬ng t¸c víi nhau quyÕt ®Þnh

sù æn ®Þnh bao gåm tuyÕn ®ª, ®Êt nÒn, biÓn

vµ ho¹t ®éng nh©n sinh. Çc yÕu tè nµy cã

thÓ biÕn ®æi theo c¶ kh«ng gian vµ thêi gian

ë çc møc ®é kh¸c nhau. Do vËy, viÖc tiÕp

cËn nghiªn cøu æn ®Þnh ®ª biÓn ®îc chia

thµnh çc møc ®é kh¸c nhau vÒ kh«ng gian

vµ thêi gian.

VÒ kh«ng gian, ph©n ®Þnh çc tuyÕn ®ª cã

®é æn ®Þnh kh¸c nhau dùa trªn sù kh¸c biÖt

vÒ cÊu tróc nÒn ®Êt, biªn ®é triÒu vµ chiÒu cao

sãng trung b×nh, ®Þa h×nh b·i biÓn, hiÖn tr¹ng

tuyÕn ®ª (d¹ng h×nh häc, ®Æc ®iÓm vËt liÖu

®¾p, çc gi¶i ph¸p c«ng tr×nh ®· ¸p dông).

Trong çc yÕu tè t¸c ®éng, mét sè yÕu tè biÕn

®æi nhanh theo thêi gian vµ mét sè biÕn ®æi

chËm theo thêi gian. V× vËy, khi tiÕp cËn

nghiªn cøu æn ®Þnh ®ª biÓn trong mçi kh«ng

gian cô thÓ cÇn xÐt tíi æn ®Þnh tøc thêi vµ dµi

h¹n. Khi ph©n tÝch æn ®Þnh tøc thêi cña ®ª

biÓn, b·o lµ yÕu tè quan träng nhÊt, ®Æc biÖt

lµ khi thêi ®iÓm b·o ®æ bé mùc níc triÒu

®ang ë møc cao. Çc yÕu tè ¶nh hëng dµi

h¹n ®Õn æn ®Þnh ®ª biÓn bao gåm: xãi lë


bê biÓn, sù d©ng cao t¬ng ®èi cña mùc

níc biÓn, xãi mßn h¹ thÊp ®Þa h×nh b·i

biÓn, xãi mßn bÒ mÆt vµ sên ®ª biÓn, lón

cè kÕt cña nÒn ®Êt yÕu, çc c«ng tr×nh x©y

dùng ë thîng lu, trång vµ khai th¸c

rõng ngËp mÆn.

Trong ph¹m vi bµi b¸o, ¶nh hëng cña sù

h¹ thÊp bÒ mÆt ®ª do lón cè kÕt cña nÒn ®Êt

cha cã ®iÒu kiÖn ®Ò cËp chi tiÕt. Tuy nhiªn cã

thÓ thÊy r»ng, khi quy m« çc tuyÕn ®ª ®îc

n©ng lªn, bªn c¹nh vÊn ®Ò vÒ æn ®Þnh, ¶nh

hëng cña lón nÒn ®Êt nãi chung, cè kÕt cña

çc tÇng ®Êt yÕu nãi riªng sÏ ®ãng vai trß

quan träng.

3. Ph©n tÝch çc yÕu tè ¶nh hëng ®Õn

æn ®Þnh l©u dµi cña ®ª biÓn

3.1. Xãi lë bê biÓn

KÕt qu¶ ph©n tÝch çc thÕ hÖ b¶n ®å ®Þa

h×nh (b¶ng 1) cho thÊy ®ång b»ng B¾c Bé cã

nhiÒu ®o¹n bê xãi lë rÊt nghiªm träng, nh

Çt H¶i (H¶i Phßng), §«ng Long, Thuþ Xu©n,

nam cöa L©n (Th¸i B×nh), Giao Phong, H¶i

HËu, NghÜa Phóc (Nam §Þnh). §o¹n bê xãi lë

®iÓn h×nh nhÊt lµ ë huyÖn H¶i HËu, víi chiÒu

dµi gÇn 20km. §Æc biÖt ®o¹n bê H¶i ChÝnh -

H¶i Hoµ, tèc ®é xãi lë ®¹t tíi 15-21 m/n¨m.

Xãi lë diÔn ra m¹nh mÏ nhÊt vµo mïa giã

®«ng b¾c, ®Æc biÖt lµ ë H¶i ThÞnh, tèc ®é cã

thÓ ®¹t tíi h¬n 40-50m/n¨m trong mét vµi

n¨m qua [3].

B¶ng 1. Tèc ®é xãi lë t¹i mét sè ®o¹n bê biÓn ®ång b»ng B¾c Bé qua çc thêi kú

Khu vùc Tèc ®é xãi lë (m/n¨m)

1965-1985 1985-1995

Vông Gia Léc (Çt H¶i, H¶i Phßng) - 5

Hoµng Ch©u (Çt H¶i, H¶i Phßng) - 4,4

Thuþ Xu©n (Th¸i Thôy, Th¸i B×nh) 15 3

§«ng Long (TiÒn H¶i, Th¸i B×nh) 8

§ång Ch©u (TiÒn H¶i, Th¸i B×nh) Båi tô 4

B¾c Cöa L©n (TiÒn H¶i, Th¸i B×nh) 3,5 1,5

Nam Cöa L©n (TiÒn H¶i, Th¸i B×nh) 2,5

Giao Phong (Giao Thñy, Nam §Þnh) 22 5

H¶i §«ng (H¶i HËu, Nam §Þnh) 12 5

H¶i Lý (H¶i HËu, Nam §Þnh) 10 12

H¶i ChÝnh (H¶i HËu, Nam §Þnh) 8 15

H¶i TriÒu (H¶i HËu, Nam §Þnh) 9 20

H¶i Hoµ (H¶i HËu, Nam §Þnh) 8 21

H¶i ThÞnh (H¶i HËu, Nam §Þnh) Båi tô 7

NghÜa Phóc (NghÜa Hng, Nam §Þnh) 11

Thêi gian gÇn ®©y, xãi lë cã xu thÕ gia t¨ng

cêng ®é vµ sù h×nh thµnh mét sè ®o¹n bê xãi

lë míi. BiÓu hiÖn gia t¨ng møc ®é xãi lë ®îc

thÓ hiÖn rÊt râ rÖt ë khu vùc ven bê H¶i HËu.

T¹i ®©y, cêng ®é xãi lë t¨ng lªn rÊt râ rÖt

trong giai ®o¹n 1985-1995, gÊp 1,5-2 lÇn giai

®o¹n 1965-1985. Do d©ng cao mùc níc biÓn

vµ xu thÕ suy tµn cña cöa Th¸i B×nh ®· vµ

®ang lµm ph¸t sinh, ph¸t triÓn ®o¹n bê xãi lë

míi ë cöa Th¸i B×nh. Tuy nhiªn, cêng ®é xãi

lë yÕu v× ®êng bê ®îc b¶o vÖ bëi d¶i rõng

ngËp mÆn cã chiÒu réng t¬ng ®èi lín. Bªn

c¹nh ®ã, trong nh÷ng thËp kû tíi, cöa Trµ Lý

vÉn tiÕp tôc ph¸t triÓn m¹nh vÒ ®«ng b¾c,


dÉn ®Õn sù gia t¨ng ph¸ huû cån çt phÝa

nam vµ t¹o ra kh¶ n¨ng xãi lë m¹nh trë l¹i ë

§«ng Long, §ång Ch©u. T¬ng tù, trong vµi

n¨m tíi, cöa L¹ch Giang cã thÓ l¹i më vÒ phÝa

b¾c, dÉn ®Õn gia t¨ng xãi lë ë NghÜa Phóc vµ

bê tr¸i cöa §¸y. Gia t¨ng xãi lë dÉn ®Õn bÒ

mÆt ®Þa h×nh b·i bÞ h¹ thÊp nhanh h¬n, ch©n

khay ®ª biÓn bÞ ph¸ hñy m¹nh mÏ h¬n, lµm

suy yÕu ®Ó biÓn.

3.2. Xãi mßn h¹ thÊp bÒ mÆt b·i biÓn

ë çc ®o¹n bê cã ®ª, biÓn sÏ kh«ng tiÕp tôc

lÊn s©u vµo ®Êt liÒn vµ xãi mßn theo ph¬ng

ngang chuyÓn sang xãi mßn theo ph¬ng

th¼ng ®øng, lµm h¹ thÊp ®Þa h×nh b·i biÓn ë

ch©n ®ª. Xãi lë lµm h¹ thÊp ®Þa h×nh b·i, ph¸

huû ch©n khay ®ª biÓn ®· ®îc ghi nhËn b»ng

çc m« h×nh vËt lý ë trong phßng thÝ nghiÖm

bëi Barnett vµ Wang (1988). HiÖn tîng nµy

®îc x¸c ®Þnh chñ yÕu lµ do sù h×nh thµnh çc

dßng ch¶y rèi do sãng t¬ng t¸c víi ®ª biÓn

g©y ra. Ngoµi ra, sãng ph¶n x¹ tõ ®ª còng gãp

phÇn cêng ho¸ hiÖn tîng nµy. Tèc ®é h¹

thÊp ®Þa h×nh b·i ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt khi vÞ

trÝ x©y dùng ®ª biÓn n»m trong kho¶ng tõ

®iÓm gi÷a ®íi sãng vì ®Õn ®iÓm ë vÞ trÝ b»ng

2/3 kho¶ng çch tõ gi÷a ®íi sãng vì ®Õn ®ª

biÓn (Kraus, 1988). Gi¶ sö lîng bïn çt vËn

chuyÓn ®i ë khu vùc bê cã ®ª biÓn t¬ng tù

nh khi kh«ng cã ®ª biÓn. Tõ ®ã, mèi quan hÖ

gi÷a tèc ®é xãi lë ngang vµ tèc ®é h¹ thÊp ®Þa

h×nh b·i biÓn tríc ®ª ®îc tÝnh gÇn ®óng

theo c«ng thøc [11]:

h = 100Y x b / l, (1)

trong ®ã: h - tèc ®é h¹ thÊp ®Þa h×nh b·i

biÓn (cm/n¨m);

Y - tèc ®é xãi lë ngang khi cha cã ®ª biÓn

(m/n¨m)

l - chiÒu réng b·i tÝnh tõ ®êng bê ®Õn ®é

s©u b»ng MNBTB (m);

b - chiÒu cao cña v¸ch bê xãi lë (m).

B¶ng 2. Tèc ®é h¹ thÊp ®Þa h×nh b·i biÓn ë ch©n ®ª do xãi lë

Khu vùc

tÝnh to¸n

§é dèc

b·i biÓn

ChiÒu cao

v¸ch bê (m)

Kho¶ng çch ch©n ®ª

®Õn 0m h¶i ®å (m)

Tèc ®é xãi

lë (m/n¨m)

Tèc ®é h¹ thÊp

(cm/n¨m)

Thuþ Xu©n 0,0017 1,5 210 3,0 2,1

§«ng Long 0,0070 2,0 180 8,0 8,9

§ång Ch©u 0,0087 2,0 150 4,0 5,4

B¾c Cöa L©n 0,0050 2,0 260 1,5 1,2

Nam Cöa L©n 0,0050 2,0 260 2,5 1,9

Giao Phong 0,0040 2,5 300 5,0 4,2

H¶i §«ng 0,0150 2,5 200 5,0 6,3

H¶i Lý 0,0150 2,5 180 12,0 16,7

H¶i ChÝnh 0,0150 2,5 250 15,0 15,0

H¶i TriÒu 0,0150 2,5 225 20,0 22,2

H¶i Hoµ 0,0100 2,5 210 21,0 25,0

H¶i ThÞnh 0,0100 2,5 260 7,0 6,7

NghÜa Phóc 0,0045 2,0 180 11,0 12,2

Theo c«ng thøc (1), tèc ®é h¹ thÊp ®Þa h×nh

b·i biÓn hiÖn nay ë mét sè tuyÕn ®ª ®· ®îc

x¸c ®Þnh (b¶ng 2). KÕt qu¶ cho thÊy, ë tÊt c¶

çc ®o¹n bê xãi lë, ®Þa h×nh b·i ngoµi ®ª ®Òu

bÞ h¹ thÊp. Tuy nhiªn, møc ®é h¹ thÊp rÊt

kh¸c nhau. T¹i Th¸i B×nh, ®Þa h×nh b·i biÓn ë

tuyÕn ®ª §«ng Long bÞ h¹ thÊp nhanh nhÊt,

®¹t 8,9 cm/n¨m, ë tuyÕn ®ª §ång Ch©u ®¹t


5,4 cm/n¨m, cßn ë çc tuyÕn ®ª kh¸c tèc ®é h¹

thÊp ®Þa h×nh b·i chØ tõ 2-3,5 cm/n¨m. T¹i

Nam §Þnh, ®Þa h×nh b·i biÓn bÞ h¹ thÊp víi

tèc ®é nhanh t¹i çc träng ®iÓm xãi lë hiÖn

nay nh H¶i Lý, H¶i ChÝnh, H¶i TriÒu vµ H¶i

Hoµ. Tèc ®é h¹ thÊp 15-25 cm/n¨m. ë çc khu

vùc ®êng bê cã møc ®é xãi lë gi¶m (H¶i

§«ng) tèc ®é h¹ thÊp ®Þa h×nh thÊp h¬n ®¸ng

kÓ, ®¹t 6,3 cm/n¨m. §Þa h×nh b·i biÓn ë

NghÜa Phóc h¹ thÊp 12,2 cm/n¨m. Do tèc ®é

xãi lë t¨ng rÊt m¹nh ë H¶i ThÞnh, ®Þa h×nh

b·i h¹ thÊp nhanh vµ ®ª biÓn t¹i ®©y ®· bÞ

ph¸ hñy trong b·o sè 7 n¨m 2005.

ë hÖ thèng ®ª biÓn PAM, ch©n khay thêng

®îc ®Æt ë ®é s©u 1,5 m so víi bÒ mÆt b·i biÓn.

Nh vËy, hÖ thèng ®ª biÓn ®îc x©y dùng kiªn

cè cã thÓ ®¶m b¶o æn ®Þnh trong thêi gian dµi

bëi ch©n khay ë ®a sè çc tuyÕn ®ª sÏ chØ bÞ mÊt

®i trong 16 ®Õn h¬n 50 n¨m. VÊn ®Ò ®Æc biÖt

nghiªm träng chØ diÔn ra t¹i H¶i HËu, n¬i mµ

ch©n khay cña ®ª biÓn cã thÓ bÞ mÊt hoµn toµn

trong 6-10 n¨m ë çc tuyÕn träng ®iÓm.

3.3. D©ng cao mùc níc biÓn

Sù d©ng cao mùc níc vµ ¶nh hëng tiªu cùc

cña nã ®· vµ ®ang lµ vÊn ®Ò thêi sù rÊt ®îc quan

t©m nghiªn cøu tõ nhiÒu n¨m qua trªn ThÕ giíi.

Theo hÇu hÕt çc dù b¸o hiÖn nay mùc níc biÓn

trung b×nh (MNBTB) ®îc dù b¸o lµ sÏ d©ng cao

kho¶ng 50-100cm trong 100 n¨m tíi. D©ng cao

mùc níc biÓn còng kÐo theo sù ph¸t sinh, ph¸t

triÓn cña nhiÒu tai biÕn, t¸c ®éng tiªu cùc ®Õn çc

hÖ thèng tù nhiªn vµ kinh tÕ-x· héi (h×nh 1). Nh

vËy, d©ng cao mùc níc biÓn cã nhiÒu t¸c ®éng

gi̧ n tiÕp ®Õn ®ª biÓn, trong ®ã ®¸ng chó ý nhÊt lµ

sù cêng hãa xãi lë bê biÓn. Ngoµi ra, chiÒu cao

thiÕt kÕ ®ª còng ph¶i cao h¬n (h×nh 2), dÉn ®Õn

nh÷ng kho¶n chi phÝ lín ®Ó x©y dùng.

§Ó dù b¸o sù gia t¨ng møc ®é xãi lë do

d©ng cao mùc níc biÓn, Bruun (1962) ®· ®a

ra quan hÖ gi÷a møc ®é gia t¨ng xãi lë vµ

lîng d©ng cao mùc níc:

Bh

LSR

*

*001,0 (2)

trong ®ã: S - lîng d©ng cao mùc níc biÓn

(mm/n¨m);

R - møc ®é xãi lë gia t¨ng do d©ng cao

mùc níc biÓn (m/n¨m);

B - chiÒu cao cña v¸ch bê (m);

h* - chiÒu s©u (díi MNBTB) ë ranh giíi

ngoµi cña tr¾c diÖn ®Þa h×nh bÞ biÕn ®æi. 2/3

*

**

A

hL A* - hÖ sè tra b¶ng (chi tiÕt ë

b¶ng III-3-3 [11]).

T¸c ®éng cña sù d©ng cao mùc níc

biÓn ë ®ång b¾ng B¾c Bé

Çc tai biÕn liªn quan

1. NgËp, lôt

2. T¨ng cêng xãi lë

3. X©m nhËp mÆn

4. BiÕn ®æi qu¸ tr×nh vËn chuyÓn, l¾ng ®äng

trÇm tÝch

Çc yÕu tè cña hÖ thèng tù nhiªn chÞu

t¸c ®éng

Çc yÕu tè cña hÖ thèng kinh tÕ-x· héi chÞu

t¸c ®éng

- Çc cån çt ven biÓn - Khu d©n c ven biÓn

- §Êt ngËp níc - C¶ng vµ çc c¬ së h¹ tÇng ven biÓn

- Rõng ngËp mÆn - Çc c«ng tr×nh b¶o vÖ bê biÓn

- Çc tÇng níc ngÇm - N«ng nghiÖp vµ thñy s¶n

- Çc cöa s«ng cña hÖ thèng s«ng Hång

vµ Th¸i B×nh

- Du lÞch

- Çc t¸c ®éng kh¸c ®Õn v¨n hãa, x· héi


H×nh 1. S¬ ®å çc t¸c ®éng cña d©ng cao mùc níc biÓn Mùc níc biÓn cao nhÊt

Mùc níc d©ng cao trong b·o

Mùc níc d©ng cao do thñy triÒu

Mùc níc biÓn trung b×nh hiÖn t¹i

Mùc níc biÓn trung b×nh t¬ng lai

Lîng d©ng cao mùc níc biÓn (1m)

Mùc

níc

thi

Õt k

Õ

H×nh 2. Sù thay ®æi mùc níc do d©ng cao

mùc níc biÓn (gi¶ sö 1m)

Theo NguyÔn Ngäc Thuû [5], khu vùc tõ

cöa V¨n óc ®Õn Hµ L¹n ®ang bÞ sôt lón víi

tèc ®é -2 mm/n¨m, çc khu vùc cßn l¹i ®îc

n©ng yÕu. §ång thêi, lîng d©ng cao mùc

níc biÓn (®· lo¹i trõ ¶nh hëng cña sôt lón

kiÕn t¹o) ®îc x¸c ®Þnh tõ tr¹m quan tr¾c

Hßn DÊu lµ 2,24 mm/n¨m. Nh vËy, trong dù

b¸o, lîng d©ng cao mùc níc biÓn lµ 4,24

mm/n¨m t¹i cöa V¨n óc ®Õn Hµ L¹n, cßn tõ

Hµ L¹n ®Õn cöa §¸y lµ 2,24 mm/n¨m.

KÕt qu¶ tÝnh to¸n (b¶ng 3) cho thÊy, tèc ®é

gia t¨ng xãi lë do d©ng cao mùc níc biÓn ®¹t

tõ 0,15 - 0,6 m/n¨m. Nh vËy, trong nh÷ng

n¨m tiÕp theo, çc khu vùc ®ang bÞ xãi lë nh

H¶i HËu, §ång Ch©u vµ NghÜa Phóc cêng ®é

xãi lë sÏ tiÕp tôc t¨ng. §Õn n¨m 2010 vµ 2015

tèc ®é xãi lë gia t¨ng ®¹t tíi 2-6 m/n¨m.

B¶ng 3. Møc ®é gia t¨ng xãi lë bê biÓn do d©ng cao mùc níc biÓn

Khu vùc tÝnh to¸n

Lîng d©ng

cao mùc níc

(mm/n¨m)

§é s©u

h*

(m)

ChiÒu cao

v¸ch bê

(m)

HÖ sè

A

(m1/3)

L*

(m)

Lîng xãi lë

gia t¨ng

(m/n¨m)

V¨n óc 4,24 4,5 2,0 0,0840 392,1 0,26

Cöa Th¸i B×nh 4,24 4,4 2,0 0,0714 483,8 0,32

L©n cËn cöa Trµ Lý 4,24 8,9 2,0 0,0672 1524,2 0,59

§ång Ch©u 4,24 14,4 2,0 0,0840 2244,5 0,58

Cöa L©n 4,24 11,4 2,0 0,0840 1581,0 0,50

Giao Phong 4,24 5,4 2,0 0,0798 556,7 0,32

H¶i §«ng 2,24 7,0 2,0 0,0798 821,6 0,20

H¶i Lý 2,24 10,4 2,0 0,0840 1377,6 0,25

NghÜa Phóc 2,24 5,3 2,0 0,0872 473,8 0,15

B¾c cöa §¸y 2,24 8,8 2,0 0,0714 1368,3 0,28

Nam cöa §¸y 2,24 11,3 2,0 0,0872 1475,2 0,25


3.4. Xãi mßn bÒ mÆt vµ sên ®ª biÓn

HiÖn nay nhiÒu ®o¹n ®ª biÓn chØ kÌ bª t«ng hoÆc ®¸ héc ë sên phÝa biÓn, sên phÝa ®Êt liÒn

vµ bÒ mÆt cha ®îc x©y dùng b¶o vÖ. Trong ma lín, hoÆc khi sãng leo vît lªn trªn bÒ mÆt

®ª, vËt liÖu lµ çt mÞn ë mÆt vµ sên ®ª dÔ dµng bÞ xãi mßn. Qua quan s¸t thùc tÕ ®ª Thôy

Xu©n vµ Thôy H¶i (Th¸i Thôy, Th¸i B×nh) cã thÓ thÊy, bÒ mÆt ®ª h¹ thÊp do xãi mßn tíi 5

cm/n¨m. Trong c¬n b·o sè 7 th¸ng 9 n¨m 2005, phÇn lín çc ®o¹n ®ª bÞ h háng ë H¶i HËu lµ

do sên phÝa ®Êt liÒn bÞ níc do sang leo trµn vµo ph¸ ho¹i tríc, kÐo theo lµ sù sËp ®æ dÇn

cña m¸i ®ª theo chiÒu tõ ®Êt liÒn ra biÓn.

Víi vËt liÖu ®¾p lµ çt mÞn lÊy trùc tiÕp ë ven biÓn. Mét sè chØ tiªu c¬ lý c¬ b¶n cña ®Êt ®¾p

®ª ®îc lÊy t¹i H¶i HËu nh sau: hÖ sè rçng (e) = 0,759, ®êng kÝnh h¹t h÷u hiÖu D10 =

0,12mm, hÖ sè ®ång nhÊt CU = 1,3, gãc ma s¸t trong h÷u hiÖu (’) 25-300. Do ®ª cã gãc dèc phÝa

®Êt liÒn phæ biÕn lµ 1: 2 (300) tøc lµ xÊp xØ gãc ma s¸t trong h÷u hiÖu cña ®Êt. Së dÜ ë tr¹ng

th¸i tù nhiªn ®ª bÒn v÷ng lµ do ®Êt ®îc bæ sung thµnh phÇn søc chèng c¾t do ®é hót dÝnh

(matric suction). Theo [1] dùa vµo çc chØ tiªu e, D10, CU ®êng ®Æc trng ®Êt-níc cña ®Êt ®îc

x¸c ®Þnh nh h×nh 3. Qua ®©y cã thÓ thÊy, ë tr¹ng th¸i kh« giã, çt mÞn cã ®é hót dÝnh lªn tíi

10KPa, t¨ng cao søc chèng c¾t cña ®Êt. Khi mùc níc d©ng cao do thñy triÒu vµ níc d©ng

trong b·o, çt mÞn dÔ dµng bÞ b·o hßa níc do mao dÉn, hoÆc trong mét sè trêng hîp b·o hßa

do níc ma, níc mÆt. Khi ®ã, m¸i dèc phÝa ®Êt liÒn gÇn nh ë tr¹ng th¸i c©n b»ng giíi h¹n.

Do vËy, díi t¸c dông cña dßng ch¶y mÆt sên ®ª dÔ dµng bÞ xãi mßn, thËm chÝ bÞ s¹t lë ë çc

møc ®é kh¸c nhau. Nghiªm träng h¬n, nÕu níc do sãng leo trµn qua ®ª sÏ dÔ dµng g©y ra sù

mÊt æn ®Þnh cña sên ®ª biÓn, t¹o ra çc khèi trît n«ng d¹ng dßng ch¶y vµ dÉn ®Õn sù ph¸

hñy hoµn toµn ®ª biÓn theo chiÒu tõ ®Êt liÒn ra biÓn.

H×nh 3. §êng ®Æc trng ®Êt níc cña çt ®¾p ®ª biÓn H¶i HËu

3.5. Trång vµ khai th¸c rõng ngËp mÆn

Rõng ngËp mÆn (RNM) cã vai trß rÊt râ rÖt trong viÖc gi¶m sãng. Tuy vËy, tríc ®©y v× mét

sè lîi Ých tríc m¾t RNM tù nhiªn ë ven biÓn ®· bÞ khai th¸c qu¸ møc, kh«ng thÓ tù phôc håi,

g©y suy tho¸i ®Êt vµ cêng hãa xãi lë. ChiÒu cao sãng gi¶m do RNM cao h¬n gi¶m sãng thuÇn

tuý do ma s¸t ®¸y tõ 4-20 lÇn. Tuy nhiªn, RNM chØ cã thÓ ph¸t huy tèt vai trß gi¶m sãng khi

c©y ®· t¬ng ®èi trëng thµnh vµ chiÒu réng cña rõng ®ñ réng.

Víi ®Æc ®iÓm ®é h¹t cña çt mÞn ë ven biÓn ®ång b»ng B¾c Bé, ®Ó dßng ch¶y däc bê di

chuyÓn ®îc h¹t çt, sãng ph¶i cã chiÒu cao tèi thiÓu lµ 0,25 m. Nh vËy, ®Ó b¶o vÖ ®ª mét çch

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0 1 10 100 1000 10000

§é hót dÝnh (KPa)

§é

Èm

th

Ó tÝ

ch c

ña

®Êt


h÷u hiÖu, chiÒu réng RNM cÇn ®ñ lín ®Ó gi¶m ®îc chiÒu cao sãng trung b×nh xuèng díi 0,25

m. Khi ®ã, ch©n khay cña ®ª biÓn sÏ kh«ng bÞ ph¸ huû. Çc kÕt qu¶ nghiªn cøu cña [8] cho

thÊy hÖ sè gi¶m sãng ‚r‛ trung b×nh cña RNM ®¹t kho¶ng 0,12/100m. Víi chiÒu cao sãng trung

b×nh n¨m ë khu vùc lµ 0,8-1,0 m, chiÒu réng tèi thiÓu cña RNM, gãp phÇn b¶o vÖ ®ª mét çch

h÷u hiÖu kho¶ng 500 ®Õn 600 m.

3.6. ¶nh hëng cña çc c«ng tr×nh x©y dùng ë thîng lu

HÖ thèng ®ª trªn çc s«ng thu hÑp tiÕt diÖn lßng dÉn, t¨ng ®éng n¨ng dßng ch¶y khi ®æ ra

biÓn, gi¶m kh¶ n¨ng cung cÊp bïn çt trùc tiÕp cho khu vùc bê l©n cËn cöa s«ng. Râ rÖt nhÊt lµ

t¹i cöa Ba L¹t, bïn çt ®a ra chñ yÕu båi ®¾p ë çc cån Lu, Vµnh vµ vËn chuyÓn ra vïng níc

s©u. HÖ thèng ®ª s«ng còng ®ãng vai trß quan träng t¹o ra ch©u thæ s«ng Hång chØ ph¸t triÓn

m¹nh ë phÝa b¾c (cöa V¨n óc, Trµ Lý), khu vùc trung t©m (cöa Ba L¹t) vµ phÝa nam (cöa L¹ch

Giang, §¸y). Gi÷a çc khu vùc nµy çc cöa s«ng ®Òu suy tµn, dÉn ®Õn ph¸t triÓn xãi lë, trong

®ã bê biÓn H¶i HËu lµ mét ®iÓn h×nh.

Çc c«ng tr×nh thuû ®iÖn Hoµ B×nh kh«ng lµm thay ®æi lîng níc, nhng gi¶m tíi 56%

lîng bïn çt ë h¹ lu. HËu qu¶ lµ gia t¨ng xãi lë ë H¶i HËu vµ gi¶m tèc ®é båi tô trung b×nh

t¹i Ba L¹t gi¶m 24m/n¨m trong thêi kú 1985-1995 so víi thêi kú 1965-1985. Trong thêi gian

tíi khi thuû ®iÖn Tuyªn Quang, S¬n La vµ nhiÒu c«ng tr×nh thuû ®iÖn nhá kh¸c ®i vµo x©y

dùng vµ ho¹t ®éng, lîng bïn çt cung cÊp cho khu vùc ven biÓn ch¾c ch¾n sÏ tiÕp tôc gi¶m,

dÉn tíi gi¶m båi tô, gia t¨ng xãi lë, gãp phÇn t¨ng tèc sù suy yÕu ®ª biÓn.

KÕt luËn

HÖ thèng ®ª biÓn ®ång b»ng B¾c Bé cã vai trß cùc kú quan träng b¶o vÖ vïng ®Êt thÊp ven

biÓn. HiÖn nay hÖ thèng ®ª cã xu thÕ suy yÕu dÇn theo thêi gian do ¶nh hëng cña nhiÒu yÕu

tè kh¸c nhau.

1. Xãi lë víi cêng ®é lín ph¸ hñy ch©n khay lµ qu¸ tr×nh chÝnh lµm suy yÕu hÖ thèng ®ª

biÓn. Bªn c¹nh ®ã, sù d©ng cao mùc níc biÓn trung b×nh 2mm/n¨m, kÕt hîp víi sôt lón kiÕn

t¹o cã ¶nh hëng nghiªm träng vµ réng kh¾p, gia t¨ng møc ®é xãi lë bê. Sù biÕn ®æi híng

dßng ch¶y (cöa L¹ch Giang) hoÆc suy tµn cöa s«ng (Th¸i B×nh) kÕt hîp víi d©ng cao mùc níc

biÓn dÉn ®Õn gia t¨ng cêng ®é xãi lë vµ h×nh thµnh nh÷ng ®o¹n bê xãi lë míi.

2. Çc tuyÕn ®ª ®îc ®¾p b»ng vËt liÖu t¹i chç, chñ yÕu lµ çt mÞn, khi bÒ mÆt vµ sên

kh«ng ®îc b¶o vÖ dÔ bÞ xãi mßn hoÆc s¹t lë do t¸c ®éng cña níc ma, níc mÆt vµ sãng

leo.

3. Çc ho¹t ®éng nh©n sinh nh x©y dùng hÖ thèng ®ª s«ng, çc c«ng tr×nh thñy ®iÖn ë

thîng lu cã møc ®é ¶nh hëng râ rÖt vµ l©u dµi theo chiÒu híng gia t¨ng cêng ®é xãi lë bê

biÓn, ®Èy nhanh qu¸ tr×nh suy yÕu ®ª. RNM víi chiÒu réng ®ñ lín (tèi thiÓu 500-600m) cã t¸c

dông chèng xãi lë b¶o vÖ ®ª biÓn, nhng kh«ng sö dông ®îc t¹i çc ®o¹n bê xãi lë m¹nh.

Lêi c¶m ¬n: Bµi b¸o ®îc sù hç trî kinh phÝ nghiªn cøu cña ®Ò tµi nghiªn cøu c¬ b¶n cÊp

Nhµ níc m· sè 7 039 06.

Tµi liÖu tham kh¶o

1. Aubertin M., Mbonimpa M., Bussiere B., and Chapuis R.P. (2004), ‚A Model to Predict

the Water Retention Curve from Basic Geotechnical Properties‛. Canadian Geotechnical


Journal 40: 1104-1122 (2003).

2. §ç Minh §øc (2003), ‚M« h×nh ®¸nh gi¸ æn ®Þnh ®ª biÓn‛, T¹p chÝ Khoa häc Kü thuËt Má

- §Þa chÊt sè 3 n¨m 2003.

3. §ç Minh §øc (2005), BiÕn ®éng ®êng bê biÓn ®ång b»ng s«ng Hång: HiÖn tr¹ng, nguyªn

nh©n vµ mét sè gi¶i ph¸p phôc vô khai th¸c hîp lý quü ®Êt ven biÓn. T¹p chÝ §Þa kü thuËt sè 2

n¨m 2005.

4. Ph©n viÖn H¶i d¬ng häc H¶i Phßng (1998), Nghiªn cøu dù b¸o, phßng chèng st lë bê

biÓn B¾c Bé tõ Qu¶ng Ninh tíi Thanh Ho¸. Dù ¸n ®éc lËp cÊp nhµ níc KHCN-5A.

5. NguyÔn Ngäc Thuû (1995), Thuû triÒu biÓn §«ng vµ sù d©ng lªn cña mùc níc biÓn ven

bê ViÖt Nam. §Ò tµi KT-03-03 ch¬ng tr×nh cÊp Nhµ níc KT-03. 195 trang.

6. Charlier, R.H, De Meyer, C.P (1998), Coastal Erosion-Response and Management.

Springer-Verlag. 343pp.

7. Davis, R.A. and Hayes, M.O. (1984), ‚What is a Wave-Dominated Coast?‛, Marine

Geology, Vol. 60, p. 313-229.

8. Mazda, Y., et al. (1997), ‚Mangroves as a Coastal Protection from Waves in the Tongking

Delta, Vietnam‛, Mangroves and Salt Marshes 1: 127-135.

9. O’Connel, J. (2002), ‚Shoreline Change and the Importance of Coastal Erosion‛, Website

of Woods Hole Oceanographic Institution.

10. Pilarczyk K. W. (1995), Design of Dikes and Revetments. Dutch Pratice, Delft.

11. U.S. Army Corps of Engineers (2002), Manual of Coastal Engineering.

Vallega A. (1999). Fundamentals of Integrated Coastal Management. Kluwer Academic

Publishers.

èng v¸ch bª t«ng cèt thÐp h¹ ch×m

trong hè cäc nhåi lín

§ç Thôy §»ng*

Steel concrete cash pope when dropting in large hole for filling

pole execution

Acrbat: Project sinking large holes for filling pile executions with steel


concrete cash pipe is dropted not only can use very good when these holes

in heavy soils, but also can use good when these holes will be sunk through

some water bearing strata with water pressure is light and common

thickness is not big.

This article bring up main characteristics of some usual steel concrete

cash pipes is dropted when sinking large holes for filling pile executions in

some usual conditions.


1. Më ®Çu

Trong thùc tÕ ®· vµ ®ang cã kh¸ nhiÒu hè cäc nhåi lín ®îc ®µo thñ c«ng hoµn toµn hoÆc kÕt

hîp thñ c«ng víi c¬ giíi ho¸ tõng phÇn vµ ®îc gia cè b»ng çc èng v¸ch bª t«ng cèt thÐp

(BTCT).

Çc èng v¸ch nµy thuéc nhãm çc vá chèng BTCT cña çc giÕng n«ng, víi cÊu tróc ®îc x¸c

®Þnh bëi mét tËp hîp çc yÕu tè cô thÓ, trong ®ã quan träng nhÊt lµ: ®é s©u H, quy çch mÆt

c¾t ngang, tÝnh chÊt ®Êt ®¸ cÇn ®µo, lu lîng níc ch¶y vµo g¬ng ®µo Q vµ quy tr×nh c«ng

nghÖ thi c«ng hè cäc nhåi nãi chung, kÌm theo c«ng nghÖ thi c«ng èng v¸ch nãi riªng.

1.1- Theo ph¬ng ph¸p thi c«ng BTCT lµm èng v¸ch, cã thÓ gÆp çc ph©n nhãm èng v¸ch

BTCT chÝnh sau ®©y:

1.1.1- Ph©n nhãm èng v¸ch l¾p ghÐp çc tÊm lín, nèi víi ®o¹n èng v¸ch ®· cã theo tõng ®èt

t¹i v¸ch hè cäc (kÓ c¶ nèi lªn vµ nèi xuèng) - n¬i ®èt èng v¸ch ®ã lµm viÖc l©u dµi.

1.1.2- Ph©n nhãm èng v¸ch l¾p ghÐp çc tÊm lín nèi lªn trªn ®o¹n èng v¸ch ®· cã ngay t¹i

møc miÖng hè cäc, theo tõng ®èt, råi h¹ ch×m chóng cïng víi qu¸ tr×nh ®µo g¬ng (®èt èng

v¸ch l¾p ®Æt tríc ph¶i lµm viÖc ë vÞ trÝ s©u h¬n ®èt èng v¸ch l¾p ®Æt sau).

1.1.3- Ph©n nhãm èng v¸ch l¾p ghÐp ngay tõ ®èt èng v¸ch ®óc s½n, nèi lªn trªn ®o¹n èng

v¸ch ®· cã ngay t¹i møc miÖng hè cäc, råi h¹ ch×m chóng (èng v¸ch kh«ng cã mèi ghÐp nèi theo

®êng sinh).

1.1.4- Ph©n nhãm èng v¸ch liÒn khèi ®îc t¹o thµnh dÇn b»ng ph¬ng ph¸p ®óc tõng ®èt

(kÓ c¶ nèi lªn vµ nèi xuèng) sau khu«n l¾p ®Æt t¹i chç hoÆc di ®éng cho b¸m ngay lÊy v¸ch hè

cäc.

1.1.5- Ph©n nhãm èng v¸ch liÒn khèi ®îc t¹o thµnh dÇn b»ng ph¬ng ph¸p ®óc tõng ®èt

nèi lªn trªn ®o¹n èng v¸ch ®· cã nhê khu«n l¾p ®Æt t¹i chç, ngay møc miÑng hè cäc, råi thi

c«ng h¹ ch×m chóng.

1.1.6- Ph©n nhãm èng v¸ch liÒn khèi ®îc t¹o thµnh dÇn b»ng ph¬ng ph¸p phun bª t«ng

b¸m theo v¸ch hè cäc, kÕt hîp víi líi cèt thÐp theo hµm lîng diÖn tÝch cèt trong 1m2 mÆt c¾t

ngang kÕt cÊu 0 vµ víi hÖ thèng v× neo theo sè lîng v× neo trªn 1m2 bÒ mÆt v¸ch hè n 0

tuú thuéc vµo ®Æc tÝnh cña ®Êt ®¸ xung quanh vµ thêi gian tån t¹i kh«ng gian rçng cña hè cäc.

Trong ®ã, ph©n nhãm 1.1.4 (èng v¸ch liÒn khèi ®óc ngay sau khu«n cho b¸m lÊy v¸ch hè

cäc) lµ ph©n nhãm èng v¸ch Ýt gÆp.

1.2 - Theo h×nh d¹ng mÆt c¾t ngang èng v¸ch BTCT, cã thÓ gÆp çc ph©n nhãm èng v¸ch

BTCT chÝnh sau ®©y: trßn, elip, ch÷ nhËt, víi lßng èng kh«ng cã v¸ch chia ng¨n hoÆc cã v¸ch

chia ng¨n [3].

Trong ®ã ph©n nhãm çc èng v¸ch d¹ng trßn kh«ng cã v¸ch chia ng¨n lµ thêng gÆp

nhÊt.

Theo ®µ ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ x©y dùng ngÇm, ®Ó gia cè v¸ch hè cäc nhåi d¹ng trßn cã

quy m« trung b×nh, tuy r»ng cµng ngµy ph©n nhãm èng v¸ch 1.1.6 (èng v¸ch bª t«ng phun...)

cµng ®îc ¸p dông nhiÒu h¬n, nhng çc ph©n nhãm èng v¸ch l¾p ghÐp (1.1.1, 1.1.2 vµ 1.1.3)

cïng víi ph©n nhãm èng v¸ch liÒn khèi 1.1.5 còng vÉn cã thÓ ¸p dông réng r·i [4], [5].

Trong thùc tÕ ph©n nhãm èng v¸ch l¾p

ghÐp 1.1.3 tuy cã nhiÒu u ®iÓm [5], nhng

vÉn chØ ®îc ¸p dông mét çch dÌ dÆt, cho nªn

ë ®©y chóng ta chØ ®i s©u t×m hiÓu nh÷ng ®Æc

* Trêng §¹i häc Má §Þa chÊt

§«ng Ng¹c - Tõ Liªm - Hµ Néi

Tel: 0904352372


tÝnh c¬ b¶n cña ph©n nhãm èng v¸ch nµy trong ®iÒu kiÖn thuËn lîi nhÊt: H 25m, d¹ng trßn

cã d = 0,8m 2,5m, ®Êt ®¸ liªn kÕt yÕu, h¹t nhá, ngËm níc kh«ng ®¸ng kÓ.

2. §iÒu kiÖn ¸p dông çc èng v¸ch l¾p ghÐp 1.1.3

Chóng ta biÕt r»ng, ph¬ng ph¸p ®µi giÕng víi vá ch×m hë (shaft sinking method with open

caisson - drop shaft sinking method) cã thÓ ¸p dông khi hè cäc tho¶ m·n çc ®iÒu kiÖn [1]:

- KÝch thíc nhá nhÊt cña mÆt c¾t ngang ®ñ lín, thÝch øng víi c«ng nghÖ thi c«ng trong lßng

hè cäc cña ngêi cïng víi çc dông cô, ph¬ng tiÖn vµ trang thiÕt bÞ cÇn thiÕt. Mét çch s¬ bé,

kÝch thíc ngang nhá nhÊt cña g¬ng ®µo kh«ng nªn nhá h¬n 0,81,5m tuú theo ®é s©u cña hè

®µo.

- ChiÒu cao toµn phÇn cña èng v¸ch h¹ ch×m chØ kho¶ng H 30m.

- Xung quanh èng v¸ch h¹ ch×m lµ ®Êt ®¸ kÐm æn ®Þnh víi kÝch thíc côc r¾n lín nhÊt chØ lµ

dc 10cm.

- Trong møc th©n èng v¸ch cã thÓ cã tÇng ngËm níc cã chiÒu dµy m1(10m15m), víi ¸p lùc

níc p < 10m cét níc, ®¶m b¶o cã thÓ thùc hiÖn tho¸t níc t¹i g¬ng b»ng çc biÖn ph¸p

th«ng thêng: b¬m, t¸t, chë níc cïng víi ®Êt ®¸ th¶i.

- PhÝa díi tÇng ngËm níc cã ¸p lµ tÇng ®Êt ®¸ kh«ng ngËm níc cã chiÒu dµy m 2

3m, víi thÕ n»m kh«ng dèc vµ ®ñ mÒm ®Ó ®Õ c¾t cña èng v¸ch h¹ ch×m cã thÓ c¾m vµo

®îc.

Nh vËy, ch¾c ch¾n ph¬ng ph¸p nµy cã thÓ ¸p dông ®¹t hiÖu qu¶ cao khi hè ®µo n«ng H

25m, cã d¹ng trßn víi d = 0,8m 2,5m, ®Êt ®¸ liªn kÕt yÕu, h¹t nhá, ngËm níc kh«ng ®¸ng kÓ.

3. CÊu t¹o chung cña èng v¸ch BTCT l¾p ghÐp h¹ ch×m gia cè hè cäc nhåi lín

(ph©n nhãm 1.1.3).

CÊu t¹o èng v¸ch BTCT l¾p ghÐp h¹ ch×m ë ®©y ®îc x¸c ®Þnh tuú thuéc vµo quy m« hè

cäc vµ tÝnh chÊt cña ®Êt ®¸ xung quanh. VÒ c¬ b¶n, chóng cã thÓ gåm: ®Õ c¾t, çc ®èt th©n

èng, çc liªn kÕt nèi èng cïng víi çc phô kiÖn.

3.1- §Õ c¾t: §©y lµ ®èt ®Çu tiªn, n»m díi cïng cña èng v¸ch BTCT l¾p ghÐp h¹ ch×m, võa

cã nhiÖm vô chung cña kÕt cÊu gia cè v¸ch hè cäc (nh çc ®èt kh¸c phÝa trªn) võa cã nhiÖm vô

riªng lµ ch©n ®Õ vµ lìi c¾t cña èng v¸ch trong qu¸ tr×nh h¹ ch×m.

§Õ c¾t kh«ng nh÷ng cÇn cã ®é bÒn chèng uèn, chèng xo¾n vÆn, chèng mµi c¾t mµ cßn cÇn cã

kh¶ n¨ng tù ®Þnh híng vµ kh¶ n¨ng t¹o ®iÒu kiÖn gi¶m ma s¸t cho toµn èng v¸ch trong qu¸

tr×nh h¹ ch×m.

VÒ mÆt kÕt cÊu, khi quy m« cña èng v¸ch t¬ng ®èi lín: H > 20m; d > 2,0m; mµ ®Êt ®¸ xung

quanh kh«ng nh÷ng cã kh¶ n¨ng g©y mµi mßn vµ gÆm mßn bª t«ng rÊt m¹nh, mµ cßn cã thÓ

lÉn ®¸ côc nhá dÔ g©y c¶n trë qu¸ tr×nh h¹ ch×m cña èng v¸ch, tèt nhÊt lµ sö dông çc ®Õ c¾t

l¾p ghÐp b»ng gang ®óc hoÆc bª t«ng cèt thÐp bäc thÐp víi çc mèi ghÐp bu l«ng mét ®Çu vÆn

®ai èc hoÆc gu d«ng 2 ®Çu vÆn ®ai èc (xem h×nh 2 vµ 4). Çc lo¹i ®Õ c¾t nµy thêng ®îc thu

håi sau khi hoµn thµnh hè cäc, cho nªn quy çch çc cung ®o¹n ®Õ c¾t nµy cÇn ®îc x¸c ®Þnh

theo c¶ yªu cÇu l¾p r¸p vµ yªu cÇu th¸o dì n÷a. Cßn khi ®iÒu kiÖn thi c«ng thuËn lîi, cã thÓ sö

dông çc ®Õ c¾t BTCT chÊt lîng cao ®óc liÒn toµn ®èt vµ kh«ng cÇn thu håi.

§Æc trng h×nh häc cña lìi c¾t thêng ®îc x¸c ®Þnh phô thuéc chñ yÕu vµo ®êng kÝnh hè

cäc, ®é cao èng v¸ch, ¸p lùc ngÇm, cÊu tróc cña tÇng ®Êt ®¸ ®µo qua, tèc ®é biÕn d¹ng cña

chóng vµ tèc ®é ®µo g¬ng.

3.1.1. Khi ®Êt ®¸ xung quanh kÐm æn ®Þnh, mang tÝnh ¸ sÐt lÉn sái cuéi nhá, cã ®é Èm trung


b×nh; nÕu quy m« hè cäc kh«ng lín, ®¶m b¶o t¬ng quan gi÷a tèc ®é tiÕn g¬ng ®µo vµ tèc ®é

biÕn d¹ng cña ®Êt ®¸ xung quanh lµ hîp lý; ®Õ c¾t cã thÓ cã quy çch nh ®èt th©n èng th«ng

thêng, khi ®ã, ®Ó kÕt hîp yªu cÇu l¾p lÉn víi yªu cÇu dÔ ®Þnh vÞ çc ®èt èng víi nhau, mäi ®èt

èng ®Òu cã mÆt trªn t¹o vµnh gê theo mÐp ngoµi, mÆt díi t¹o vµnh gê theo mÐp trong (h×nh

1).

H×nh 1 - S¬ ®å lo¹i èng v¸ch BTCT

dÔ h¹ ch×m

1- §èt trªn

2- §èt ®Õ c¾t

3- M¹ch v÷a.

3.1.2. Khi ®Êt ®¸ xung quanh kÐm æn ®Þnh nhng lÉn ®¸ côc nhá, cã ®é Èm cao; nÕu quy m«

hè cäc t¬ng ®èi lín, t¬ng quan gi÷a tèc ®é tiÕn g¬ng ®µo vµ tèc ®é biÕn d¹ng cña ®Êt ®¸

xung quanh lµ kh«ng hîp lý; ®Õ c¾t cÇn cã quy çch phï hîp kh«ng nh÷ng víi yªu cÇu c¾t ®Êt

®¸ t¹i lìi c¾t mµ cßn víi yªu cÇu gi¶m ma s¸t gi÷a ®Êt ®¸ xung quanh víi mÆt ngoµi èng v¸ch

h¹ ch×m.

Díi ®©y lµ 2 trong sè çc ph©n nhãm ®Õ c¾t cã thÓ tho¶ m·n ®ång thêi çc yªu cÇu c¬ b¶n

trong trêng hîp nµy.

3.1.2.1. D¹ng lìi cña ®Õ c¾t gang ®óc thêng hîp thµnh bëi 2 mÆt nãn côt ®Òu cã ®¸y díi

lín h¬n ®¸y trªn vµ liªn hîp víi nhau theo ®¸y díi. §êng sinh cña mÆt ngoµi thêng

nghiªng so víi ph¬ng th¼ng ®øng mét gãc nhän nhá ' = 0010' 2030' (®ång biÕn víi tèc ®é

biÕn d¹ng cña ®Êt ®¸ xung quanh); cßn ®êng sinh cña mÆt trong thêng hîp víi ®êng sinh

cña mÆt ngoµi mét gãc nhän = 250 550 (nghÞch biÕn víi tÝnh liªn kÕt cña nguyªn khèi ®¸

xung quanh vµ ®é lín cña çc côc ®¸ trong ®ã) (h×nh 2)


H×nh 2: S¬ ®å mèi liªn kÕt gi÷a ®Õ c¾t

kim lo¹i vµ ®èt th©n èng v¸ch BTCT

1- §Õ c¾t kim lo¹i

2- §ai èc

3- TÊm ®Öm

4- TÊm ®Öm c¸ch níc

5- Gu d«ng (goujon)

6- §èt th©n èng v¸ch BTCT

7- Hèc vÆn ®ai èc

ChiÒu cao toµn phÇn cña ®èt ®Õ c¾t gang ®óc thêng lµ hg = 0,5m 0,65m; tuú thuéc

vµo thÓ tÝch chung, kh¶ n¨ng gia c«ng, cïng víi yªu cÇu c¾t ®Êt ®¸ vµ yªu cÇu tù ®Þnh

híng cña ®Õ c¾t (®Æc biÖt lµ khi trong g¬ng ®µo cã níc cßn phÝa ngoµi v¸ch cã v÷a sÐt

b«i tr¬n vµ gi÷ ®Êt ®¸ xung quanh æn ®Þnh).

3.1.2.2. §èi víi ®Õ c¾t BTCT bäc thÐp, kÕt cÊu BTCT chñ yÕu ®Ó liªn kÕt, t¨ng cøng vµ

truyÒn lùc, cßn kÕt cÊu vá thÐp chñ yÕu ®Ó chÞu va ®Ëp, chèng uèn, chèng xo¾n vµ chÞu

mµi trong qu¸ tr×nh h¹ ch×m qua g¬ng ®µo, cho nªn th«ng thêng lìi c¾t ë ®©y chØ ®îc

bäc thÐp tÊm dµy = 1,5mm 3,0mm cho kÝn mÆt trong vµ mét phÇn ®Çu lìi cña mÆt

ngoµi (h×nh 3). Møc bäc thÐp mÆt ngoµi lìi c¾t thêng kho¶ng 1/3 ®Õn 1/2 chiÒu cao lìi

c¾t (tû lÖ thuËn víi hµm lîng vµ kÝch thíc c¸c côc ®¸ nhá trong nguyªn khèi ®Êt ®¸ cÇn

®µo vµ tû lÖ nghÞch víi hµm lîng sÐt vµ ®é Èm cña nguyªn khèi ®Êt ®¸ ®ã.

Khu«n h×nh cña ®Õ c¾t nµy cã kh¸c biÖt nhá so víi khu«n h×nh cña ®Õ c¾t gang ®óc do

®é bÒn cña BTCT kÐm ®é bÒn cña ngang; ®iÓn h×nh lµ: gãc nghiªng cña mÆt nãn ngoµi

lìi c¾t thêng chØ lµ '1 = 0010' 1030'; gãc c¾t cña lìi c¾t thêng chØ lµ 1 = 350 550

vµ chiÒu cao toµn phÇn cña ®èt ®Õ c¾t nµy thêng lµ hb= 1,0m 1,5m; tïy theo kh¶ n¨ng

gia c«ng cïng víi yªu cÇu gi¶m lùc c¶n trong qu¸ tr×nh h¹ ch×m.


H×nh 3: S¬ ®å mèi liªn kÕt gi÷a ®Õ c¾t BTCT bäc thÐp vµ ®èt th©n èng v¸ch BTCT

1- §Õ c¾t

2- TÊm thÐp bäc lìi c¾t

3- TÊm ®Öm çch níc

4- §èt th©n èng v¸ch BTCT

5- G¬ng ®µo

3.2 Çc ®èt th©n èng v¸ch.

Çc ®èt th©n èng v¸ch thêng cã cÊu t¹o gièng nhau ®Ó mÆt ngoµi hîp thµnh mÆt trô ®øng.

Riªng ®èt díi cïng liªn kÕt víi mÆt trªn cña ®Õ c¾t, cßn çc ®èt kh¸c lÇn lît liªn kÕt víi

nhau nh»m t¨ng dÇn ®é cao vµ khèi lîng chung cña èng v¸ch trong qu¸ tr×nh h¹ ch×m.

Trêng hîp thuËn lîi c¶ vÒ ®iÒu kiÖn m«i trêng, vÒ kÝch thíc ngang vµ vÒ ®é s©u cña hè

cäc, mçi ®èt th©n èng v¸ch cã thÓ chØ cã d¹ng vµnh kh¨n víi çc mÆt ®Çu d¹ng bËc l¾p lÉn vµ

liªn kÕt víi nhau b»ng v÷a xi m¨ng (h×nh 1). Khi ®ã mçi ®èt th©n èng nµy gièng nh mét ®èt

èng cèng lín b»ng bª t«ng cèt thÐp ®óc s½n, cho nªn ë níc ta, lo¹i èng v¸ch BTCT nµy cßn

®îc gäi lµ èng buy theo çch gäi trong ngµnh tho¸t níc thµnh phè; trªn c¬ së tiÕng Ph¸p: "la

buse".

Trêng hîp kh«ng thuËn lîi c¶ vÒ m«i trêng, vÒ kÝch thíc ngang vµ vÒ ®é s©u cña hè cäc,

trong qu¸ tr×nh h¹ ch×m, èng v¸ch cã thÓ bÞ treo hoÆc bÞ uèn däc. Çc ®èt èng v¸ch cÇn ph¶i

liªn kÕt víi nhau chÆt chÏ h¬n vµ ph¶i cã kh¶ n¨ng chèng kÐo ®øt toµn phÇn hoÆc tõng phÇn,

tr¸nh x¶y ra hiÖn tîng h¹ ch×m kh«ng ®ång bé vµ kh«ng ®ång híng gi÷a çc phÇn kh¸c

nhau cña èng v¸ch.

Trong trêng hîp nµy, çc ®èt èng thêng liªn kÕt víi nhau b»ng gu d«ng hoÆc bu l«ng, cßn

çc mÆt liªn kÕt gi÷a chóng thêng lµ n»m ngang. Khi èng v¸ch ®ñ dµy, çc liªn kÕt nµy cã thÓ

dïng gu d«ng nh h×nh 2 vµ h×nh 3; cßn khi èng v¸ch kh«ng dµy l¾m, ®Ó tiÖn l¾p r¸p vµ kÕt

hîp t¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc ngang cho èng v¸ch, cã thÓ më réng mçi mÆt liªn kÕt cña tõng ®èt

èng (kÓ c¶ ®Õ c¾t) thµnh 1 vµnh liªn kÕt vµ t¨ng cøng (h×nh 4)


H×nh 4 - S¬ ®å mèi liªn kÕt bu l«ng gi÷a çc ®èt èng v¸ch b»ng BTCT

1- §èt trªn

2- §èt díi

3- Bu l«ng

4- TÊm ®Öm

5- §ai èc

6- §Öm çch níc

ChiÒu cao cña mçi ®èt th©n èng v¸ch cã thÓ x¸c ®Þnh theo kh¶ n¨ng chÕ t¹o, vËn chuyÓn vµ

l¾p ®Æt t¹i hiÖn trêng, nhng th«ng thêng nhÊt lµ kho¶ng h® = 1,2m 1,5m.

Khi çc ®èt èng liªn kÕt víi nhau nhê mèi ghÐp dïng ren, khi ®ã theo ®êng vßng èng,

kho¶ng çch gi÷a 2 mèi ghÐp (gu d«ng hoÆc bu l«ng) liªn tiÕp thêng lµ l1 (0,40,6) 2

d

0,75m.

4. Mét sè tÝnh to¸n c¬ b¶n

4.1- ChiÒu dµy tèi thiÓu cña èng v¸ch (t):

§Ó x¸c ®Þnh t, tèt nhÊt lµ dïng c«ng thøc Lamª [2] cïng víi hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng x« lÖch

trong qu¸ tr×nh h¹ ch×m [1]:

t =

1

p2R

R

2

kD

max

t (1)

Trong ®ã: - k - hÖ sè t¨ng t¶i do x« lÖch vµ sù biÕn ®æi bÊt thêng cña ®Êt ®¸ bªn ngoµi èng

v¸ch. Th«ng thêng cã thÓ lÊy: k = 1,52,0

- Dt: ®êng kÝnh bªn trong cña èng v¸ch.

- R : cêng ®é bÒn nÐn tÝnh to¸n cña bª t«ng èng v¸ch

- pmax: cêng ®é ¸p lùc ngang cùc ®¹i cña ®Êt ®¸ vµ níc xung quanh èng v¸ch.

4.2- ChiÒu cao tèi thiÓu cña èng v¸ch (H)

Khi lîng níc ch¶y vµo hè cäc kh«ng ®¸ng kÓ, viÖc tho¸t níc phôc vô cho c«ng t¸c ®µo

g¬ng kh«ng khã kh¨n, chiÒu cao èng v¸ch BTCT h¹ ch×m chØ phô thuéc vµo chiÒu s©u cña cäc

(hc); cho nªn chiÒu cao tèi thiÓu cña èng v¸ch trong trêng hîp nµy (Hc) cÇn ®¶m b¶o: Hc hc

(2)

Cßn khi hè cäc xuyªn qua tÇng níc ngÇm dµy m1, ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸ tr×nh

thi c«ng cäc nhåi, chiÒu cao èng v¸ch BTCT h¹ ch×m cÇn ®¶m b¶o che ch¾n ®îc c¶ phÝa trªn

vµ phÝa díi tÇng níc ngÇm nh÷ng kho¶ng tèi thiÓu lµ 1,5m; cho nªn, chiÒu cao tèi thiÓu cña

èng v¸ch trong trêng hîp nµy (Hn) cÇn ®¶m b¶o: Hn m1 + 3m. (3)

Nh vËy khi hè cäc xuyªn qua tÇng níc ngÇm, chiÒu cao toµn èng v¸ch BTCT h¹ ch×m cña

hè cäc ph¶i tho¶ m·n ®ång thêi c¶ ®iÒu kiÖn (2) vµ ®iÒu kiÖn (3): H Hc vµ H Hn

4.3- Th«ng sè c¬ b¶n cña cét däc èng v¸ch vµ bu l«ng hoÆc gu d«ng liªn kÕt çc ®èt èng

v¸ch theo ®iÒu kiÖn chèng kÐo ®øt.

§Ó tÝnh quy çch çc bu l«ng hoÆc gu d«ng nµy, cÇn quy íc

4

3

3

2H bÞ treo, khi ®ã

®iÒu kiÖn ®Ó èng v¸ch BTCT h¹ ch×m kh«ng bÞ ®øt ngang th©n èng v¸ch lµ:


4

3

3

2 (P® + Pt + Ptb - Pp) Fc K(c) (4)

vµ ®iÒu kiÖn ®Ó bu l«ng däc èng v¸ch BTCT h¹ ch×m kh«ng bÞ kÐo ®øt lµ:

4

3

3

2 (P® + Pt + Ptb - Pp) nFbl K(bl) (5)

Trong ®ã:

- P®: träng lîng cña ®Õ c¾t

- Pt: träng lîng cña th©n èng v¸ch

- Ptb: träng lîng cña çc trang bÞ treo bªn èng v¸ch

- Pp: tæng ph¶n lùc cña ®Êt ®¸ vµ níc t¹i g¬ng ®µo

Thùc tÕ, khi hè cäc xuyªn qua tÇng níc cã ¸p, gi¸ trÞ Pp > 0, nhng ®Ó thªm dù tr÷

bÒn cho kÕt cÊu, cã thÓ lÊy Pp = 0.

Fc- Tæng diÖn tÝch cèt chÞu kÐo däc cña èng v¸ch

K(c)- §é bÒn kÐo cña thÐp cèt trong èng v¸ch

n - Sè bu l«ng hoÆc gu d«ng cña 1 vßng ghÐp nèi gi÷a 2 ®èt èng v¸ch

Fbl- DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang 1 bu l«ng hoÆc gu d«ng liªn kÕt

K(bl) - §é bÒn kÐo cña thÐp bu l«ng hoÆc gu d«ng liªn kÕt.

4.4- §iÒu kiÖn ®Ó h¹ ch×m èng v¸ch BTCT.

Mét çch gÇn ®óng, èng v¸ch BTCT h¹ ch×m ®îc, khi tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:

P® + Pt + Ptb + Pbs - Pp > fms (pngSng +

+ ptrStr) (6)

Trong ®ã:

Pbs- Tæng lùc bæ sung ®Ó h¹ ch×m èng v¸ch

Pp - Tæng ph¶n lùc cña ®Êt ®¸ vµ níc t¹i g¬ng ®µo

Mét çch gÇn ®óng, cã thÓ lÊy Pp = PA, trong ®ã PA lµ tæng lùc ®Èy Acimet cña níc ®èi

víi èng v¸ch.

fms - HÖ sè ma s¸t gi÷a èng v¸ch víi ®Êt ®¸.

png- ¸p lùc trung b×nh trªn 1m2 mÆt ngoµi èng v¸ch

Sng- DiÖn tÝch mÆt ngoµi èng v¸ch tiÕp xóc víi ®Êt ®¸.

ptr- ¸p lùc trung b×nh trªn 1m2 mÆt trong èng v¸ch.

Str- DiÖn tÝch mÆt trong èng v¸ch tiÕp xóc víi ®Êt ®¸.

5. Liªn hÖ vµ biÖn luËn

Trõ ®Õ c¾t cã thÓ cã çc mÆt bªn ®Òu lµ mÆt nãn; cßn çc ®èt th©n èng v¸ch, tèt nhÊt lµ

cã mÆt ngoµi d¹ng mÆt trô ®øng, cßn mÆt trong chØ kh¸c mÆt trô ®øng khi cÇn ®¸p øng

yªu cÇu liªn kÕt vµ chèng kÐo ®øt. Nh vËy, nÕu thiÕt kÕ çc ®èt th©n èng v¸ch chång

theo mÐp ngoµi nh trong h×nh 5a lµ g©y trë ng¹i cho qu¸ tr×nh h¹ ch×m chóng; cßn nÕu

thiÕt kÕ çc ®èt th©n èng v¸ch chång theo mÐp trong nh trong h×nh 5b lµ g©y trë ng¹i

cho c«ng t¸c chÕ t¹o vµ lµm gi¶m kh¶ n¨ng chÞu t¶i ngang ë møc díi mçi ®èt èng.


H×nh 5: Mét sè kiÓu èng v¸ch BTCT

nªu trong tµi liÖu [5]

a- chång theo mÐp ngoµi

b- chång theo mÐp trong

Khi hè cäc s©u mµ ®Êt ®¸ xung quanh dÔ biÕn d¹ng vµ trît lë, ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng h¹

ch×m èng v¸ch, cÇn dùa vµo bÊt ®¼ng thøc (6) ®Ó t×m biÖn ph¸p thùc hiÖn:

- Mét mÆt t¨ng ®é lín vÕ tr¸i b»ng çch gi¶m Pp vµ t¨ng çc sè h¹ng kh¸c, trong ®ã

quan träng nhÊt lµ t¨ng P® vµ Pbs.

- MÆt kh¸c gi¶m ®é lín vÕ ph¶i tríc hÕt lµ b»ng çch chän gãc nghiªng cña ®êng sinh

mÆt ngoµi ®Õ c¾t ' thÝch hîp; sau ®ã lµ dïng v÷a sÐt (bent«nÝt) ®Ó duy tr× sù æn ®Þnh cña

®Êt ®¸ xung quanh vµ gi¶m ma s¸t ®èi víi bÒ mÆt ngoµi èng v¸ch trong qu¸ tr×nh h¹

ch×m.

CÇn chó ý r»ng, èng v¸ch trong trêng hîp nµy Ýt tham gia chÞu lùc cïng víi cäc nhåi,

cho nªn khi cÇn t¨ng ®é lín cña vÕ tr¸i bÊt ®¼ng thøc (6), kh«ng nªn tù t¨ng ®é lín cña P t

mét çch bÊt hîp lý.

6. KÕt luËn:

Khi bè trÝ hè cäc nhåi lín trong vïng ®Êt ®¸ thuËn lîi, viÖc thay thÕ ph¬ng ¸n khoan

hè b»ng ph¬ng ¸n ®µo hè víi phun bª t«ng (cã thÓ cã c¶ v× neo vµ líi thÐp) hoÆc b»ng

ph¬ng ¸n ®µo hè víi èng v¸ch h¹ ch×m, tuy kh«ng ®¹t ®îc tèc ®é thi c«ng cao, nhng

ch¾c ch¾n vÉn sÏ gi¶m ®îc gi¸ thµnh vµ tËn dông ®îc c¶ nh©n lùc cïng víi vËt liÖu ®Þa

ph¬ng gi¸ rÎ, cho nªn trong nhiÒu trêng hîp sÏ ®¹t ®îc hiÖu qu¶ kinh tÕ kü thuËt cao

h¬n, ®Æc biÖt lµ khi cÇn më réng ®¸y hè.

Riªng ph¬ng ¸n ®µo hè cäc nhåi lín víi èng v¸ch BTCT h¹ ch×m, kh«ng nh÷ng ¸p

dông rÊt tèt khi hè cäc n»m trong vïng ®Êt ®¸ kh«ng ngËm níc, mµ cßn cã thÓ ¸p dông

tèt c¶ khi hè cäc nµy n»m trong vïng ®Êt ®¸ cã tÇng ngËm níc cã ¸p nhÑ, ¸p lùc kh«ng

®Õn 10m cét níc vµ chiÒu dµy kh«ng qu¸ 10m 15m.

Khi ®µo qua tÇng ®Êt ngËm níc kh«ng ®¸ng kÓ, cã thÓ võa h¹ ch×m èng v¸ch, võa ®µo

chuyÓn ®Êt vµ tho¸t níc trong lßng hè ra ngoµi.

Cßn khi ®µo qua tÇng çt chøa níc cã ¸p nhÑ, cã thÓ kÝch Ðp ch×m èng v¸ch tríc, råi

®µo vµ b¬m tho¸t níc trong lßng hè sau.

Tuy nhiªn, kh«ng ph¶i èng v¸ch nµo còng cã thÓ ¸p dông ®îc vµo viÖc nµy.

Trªn ®©y lµ nh÷ng ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña mét sè lo¹i èng v¸ch BTCT thêng dïng ®Ó h¹

ch×m khi ®µo hè cäc nhåi lín t¬ng øng víi mét sè ®iÒu kiÖn thêng gÆp.


tµi liÖu tham kh¶o

1- N.G. Trupak - C¸c ph¬ng ph¸p ®Æc biÖt ®Ó ®µo hÇm lß - NXB - "Lßng ®Êt" - Moxkva

- 1964 (TiÕng Nga).

2- NguyÔn Y T« vµ nnk - Søc bÒn vËt liÖu - tËp 2 - NXB. §¹i häc vµ Trung häc chuyªn

nghiÖp - Hµ Néi - 1970.

3- Lª V¨n KiÓm - Kü thuËt thi c«ng ®Êt vµ nÒn mãng - NXB §¹i häc vµ Trung häc

chuyªn nghiÖp - Hµ Néi - 1977.

4- NguyÔn TiÕn Oanh - C«ng nghÖ thiÕt kÕ vµ thi c«ng cÇu B·i Ch¸y - CÇu d©y v¨ng

mét mÆt ph¼ng lín nhÊt thÕ giíi - T/c Ngêi x©y dùng - Hµ Néi - 6/2006.

5- NguyÔn B¸ KÕ - VÒ viÖc dïng èng v¸ch trong thi c«ng cäc nhåi - T/c Ngêi x©y dùng -

Hµ Néi - 9/2006.

T¸c ®éng khai th¸c quÆng Apatit

®èi víi m«i trêng vïng Lµo Cai

Lª Huy Hoµng*

I. TiÒm n¨ng tr÷ lîng

Vïng má apatit Lµo Cai n»m trªn bê ph¶i S«ng Hång, tõ biªn giíi ViÖt- Trung ë Lòng L«,

qua B¸t X¸t, Cam §êng, Ngßi Bo ®Õn Tam §Ønh- Lµng Phóng, kÐo dµi 110km, réng trung

b×nh 4,6- 5,2km. §Þa h×nh cao 400- 600m, cã xu híng thÊp dÇn vÒ phÝa ®«ng b¾c, cßn 100-

150m.

Cã 4 lo¹i quÆng apatit. QuÆng I cã hµm lîng P2O5 30-32% vµ quÆng III cã hµm lîng 12-

14% n»m trong ®íi phong ho¸ ho¸ häc dµy 40- 60m, t¬ng øng quÆng II hµm lîng 18- 20% vµ

quÆng IV hµm lîng 8- 10% n»m trong ®íi cha bÞ phong ho¸. Hai lo¹i quÆng I vµ III khai th¸c

lµm ph©n bãn super fotfat. QuÆng II chøa nhiÒu thµnh phÇn carbonat, dïng lµm ph©n l©n nung

ch¶y. Cßn quÆng IV do hµm lîng P2O5 thÊp, khã tuyÓn, Ýt ®îc sö dông.

C«ng t¸c t×m kiÕm th¨m dß ®Þa chÊt ®· ®îc tiÕn hµnh trªn 20 má (khu má), chñ yÕu tËp

trung ë khu vùc trung t©m, tõ B¸t X¸t ®Õn Ngßi Bo. Møc ®é nghiªn cøu t¬ng ®èi tû mû ®Õn ®é

cao gèc x©m thùc ®Þa ph¬ng +80m ®èi víi quÆng I, III; rÊt s¬ lîc tõ +80 ®Õn -300m vµ tèi ®a

®Õn -500m ë Ngßi §um ®èi víi quÆng II, IV.

TÝnh ®Õn hÕt n¨m 2005, tæng tr÷ lîng quÆng

apatit ®· ®îc t×m kiÕm- th¨m dß lµ 866,5 tr.tÊn,

trong ®ã cÊp A+ B 129,6 tr.tÊn, cÊp C1 341,8

* C«ng ty Má- INCODEMIC 38- BÝch C©u, Hµ Néi

Tel.(04)732-23-42


tr.tÊn vµ cÊp C2 395,1 tr.tÊn. Trong sè tr÷ lîng thuéc çc cÊp nãi trªn cã 50,6 tr.tÊn quÆng I, 251

tr.tÊn quÆng III; 251,2 tr.tÊn quÆng II vµ 318,7 tr.tÊn quÆng IV. Riªng hai lo¹i quÆng II, IV cã tr÷

lîng tiÒm n¨ng cÊp P1 ®Õn ®é s©u - 500m lµ 1562 tr.tÊn vµ cÊp P2 ®Õn ®é s©u - 900m vµo kho¶ng

3000 tr.tÊn. §ã lµ mét tµi nguyªn quý trong lßng ®Êt. CÇn g×n gi÷, khai th¸c l©u bÒn ph¸t triÓn

kinh tÕ quèc d©n.

II. HiÖn tr¹ng khai th¸c

N¨m 1924 vïng má ®îc ph¸t hiÖn do ngêi d©n ®Þa ph¬ng t×nh cê thÊy ®¸ ch¸y víi ngän löa

mµu xanh lôc. Vµ m·i cho tíi n¨m 1940- 1944, ngêi NhËt b¾t ®Çu khai th¸c quÆng I b»ng thñ

c«ng ë Cam §êng, Lµng M« vµ Má Cãc víi s¶n lîng 200 ngh.tÊn/n¨m. N¨m 1956-1958 XÝ

nghiÖp Khai th¸c quÆng apatit Lµo Cai, nay lµ C«ng ty Apatit ViÖt Nam, khai th¸c thñ c«ng- nöa

c¬ khÝ ë Gß Chß, s¶n lîng 225 ngh.tÊn/n¨m. Tõ n¨m 1959 ®Õn n¨m 1969, vÉn lµ khai th¸c lé

thiªn, xóc bèc vµ vËn t¶i b»ng c¬ giíi ë 10 c«ng trêng: Gß Chß, Lµng Hang, Pï Ch¸t, Hu Hoµi, Èn

Mµ, khu D, Lµng HÎo, §åi Cuèng, §åi Cãc vµ §åi Phêi. Trong ®ã, nh÷ng n¨m 1960- 1965 khai

th¸c rÇm ré nhÊt, ®¹t s¶n lîng 500- 700, cao nhÊt 980 ngh.tÊn/n¨m. Tõ n¨m 1970 trë ®i, ph¸t

triÓn më réng xuèng phÝa nam ë Lµng Çng, Cam §êng, Ngßi §um- §«ng Hå, chñ yÕu khai th¸c

quÆng I víi s¶n lîng t¬ng ®èi æn ®Þnh, trung b×nh 200- 300 ngh.tÊn/n¨m. Ngoµi ra, cßn khai th¸c

quÆng II dïng lµm ph©n l©n nung ch¶y, s¶n lîng tõ 22- 24 ®Õn 70- 100 ng.tÊn/n¨m. Tríc n¨m

1972, quÆng III coi nh ®¸ th¶i. VÒ sau ®îc thu gom ®æ vµo çc b·i chøa lÊy ®em tuyÓn víi khèi

lîng tõ 100- 200 ®Õn 750 ngh.tÊn/n¨m.

HiÖn nay, cã 12 c«ng trêng ®ang khai th¸c ë Hu Hoµi, Lµng Cãc, Cam §êng, Ngßi §um-

§«ng Hå, Lµng Hang, Má Cãc, Lµng T¸c vµ Lµng Çng víi s¶n lîng 2194 ngh.tÊn/n¨m, trong ®ã

cã 376 ngh.tÊn/n¨m quÆng I, 2837 ngh.tÊn/n¨m quÆng III vµ 293 ngh.tÊn/n¨m quÆng II. Khèi

lîng ®¸ bèc 4010 ngh.m3/n¨m.

Tæng kÕt 50 n¨m (1956- 2005) trªn toµn vïng cã 17 c«ng trêng lín nhá ®· khai th¸c víi tæng

s¶n lîng 55,862 tr.tÊn, trong ®ã cã 14,224 tr.tÊn quÆng I, 38,520 tr.tÊn quÆng III vµ 3,118 tr.tÊn

quÆng II. Khèi lîng ®¸ bèc 60,379 tr.m3.

S¶n lîng quÆng III vµ II tuy khai th¸c lín gÊp gÇn 3 lÇn quÆng I nhng chØ cã 961 ng.tÊn

quÆng II ®îc nghiÒn lµm ph©n l©n nung ch¶y vµ 722 ngh.tÊn quÆng III cã hµm lîng P2O5 trung

b×nh 16% ®em lµm giµu ë nhµ m¸y tuyÓn, thu ®îc 108 ngh.tÊn quÆng tinh hµm lîng 34,75%.

Theo Quy ho¹ch khai th¸c cña Bé C«ng NghiÖp (1996- 2010), phÊn ®Êu ®¹t s¶n lîng 6,501

tr.tÊn quÆng I; 42,518 tr.tÊn quÆng III vµ 4, 252 tr.tÊn quÆng II cïng víi 63,598 tr.m3 ®¸ bèc. Vµ

trong t¬ng lai, sÏ c¶i t¹o, ph¸t triÓn më réng khai th¸c trªn quy m« lín, tõ B¸t X¸t ®Õn B¶o Hµ,

gåm 45 c«ng trêng víi kÕ ho¹ch sö dông ®Êt 858,5 ha. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ hiÖn nay vµ c¶ mét

thêi gian dµi n÷a vÒ sau ph¬ng ph¸p khai th¸c lé thiªn vÉn cßn ®îc ¸p dông trªn vïng má. Nã

mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ lín h¬n nhiÒu so víi khai th¸c b»ng lß giÕng. Song, ®· vµ ®ang t¸c

®éng m¹nh ®Õn m«i trêng xung quanh.

III. T¸c ®éng khai th¸c ®èi víi m«i trêng

1. C¶nh quan tù nhiªn bÞ biÕn d¹ng, ®Êt ®ai mÊt dÇn.

N¬i ®©y vèn lµ vïng nói cao trïng ®iÖp. C©y xanh bèn mïa t¬i tèt. Rõng rËm, cã nhiÒu loµi

chim mu«ng vµ thó rõng quý hiÕm. KhÝ hËu trong lµnh. Thiªn nhiªn hïng vÜ tuyÖt ®Ñp! ThÕ mµ

nay, do ho¹t ®éng khai th¸c kho¸ng s¶n, nhÊt lµ ë phÇn trung t©m, c¶nh quan thiªn nhiªn thay

®æi h¼n so víi tríc ®©y. NhiÒu ngän nói bÞ san b»ng vµ ®µo s©u 150- 180m. MÆt sên c¾t thµnh


bËc cao thÊp ch¹y dµi tÝt t¾p. Ven ch©n sên vµ ë thung lòng nhÊp nh« nh÷ng b·i chøa quÆng vµ

®Êt ®¸ th¶i. MÆt ®Êt bÞ ®µo bíi ngµy cµng s©u vµ réng, ph« bµy ®¸ gèc tr¬ trôi. NhiÒu khe suèi nhá

mÊt t¨m dÊu vÕt. Suèi lín ®æi dßng. Moong ®µo biÕn thµnh hå níc. C©y rõng bÞ chÆt ph¸. DiÖn

tÝch rõng ngµy cµng thu hÑp dÇn cïng víi sù tiªu biÕn nhiÒu hÖ ®éng vËt vµ thùc vËt hoang d·.

Quü ®Êt n«ng nghiÖp vèn dÜ kh«ng nhiÒu nay cµng h¹n hÑp. §Êt ®ai bÞ huû ho¹i do ®µo moong

hay bÞ vïi lÊp díi ®¸ th¶i. Thæ nhìng trªn sên bÞ xãi mßn nghiªm träng. §é ph× thÊp. §Êt ®ai

trë nªn kh« c»n. N¨ng suÊt c©y trång suy gi¶m.

DiÖn m¹o thay ®æi tõng ngµy. C¶nh quan thiªn nhiªn ®ang mÊt dÇn, lui vµo dÜ v·ng!

CÇn sím nghiªn cøu x©y dùng mét quy ho¹ch chung vÒ khai th¸c hîp lý kinh tÕ l·nh thæ, trong

®ã cã quy ho¹ch khai th¸c quÆng apatit. Quy ho¹ch ph¶i g¾n liÒn víi çc gi¶i ph¸p b¶o vÖ m«i

trêng- sinh th¸i. Cã kÕ ho¹ch hoµn thæ sau khi ®ãng má. C¶i t¹o vµ phôc håi ®Êt ®ai. Nghiªn cøu

chuyÓn ®æi c©y trång vµ t¸i t¹o rõng ngay tõ khi b¾t ®Çu vµ c¶ trong qu¸ tr×nh khai th¸c.

2. M«i trêng kh«ng khÝ « nhiÔm.

Çc ho¹t ®éng næ m×n, xóc bèc vµ vËn chuyÓn má lµm cho bôi bay mï mÞt kh¾p bÇu trêi. C©y

rõng vµ c©y trång bÞ phñ kÝn bôi, trë nªn cßi cäc, kÐm ph¸t triÓn. Nhµ cöa vµ c«ng tr×nh x©y dùng

ch×m ngËp trong bôi. Bôi vµ khÝ th¶i tõ çc ®éng c¬ næ ë má lµm « nhiÔm kh«ng khÝ, cã thÓ g©y ra

hiÖu øng ‚nhµ kÝnh‛ vµ ma axit ¨n mßn vËt liÖu, c«ng tr×nh kiÕn tróc. TiÕng ån vµ sù rung

chuyÓn ph¸t ra tõ ®éng c¬ næ cña «t«, m¸y xóc, m¸y ñi, m¸y ®µo,v.v...g©y t¸c h¹i ®Õn søc khoÎ con

ngêi. TÊt c¶ cø nh tù nhiªn bïng ph¸t. Kh«ng mÊy ai quan t©m. Vµ mäi ngêi ®ang cam chÞu

hÝt thë chung mét thø khÝ trêi ®Çy bôi ®Êt vµ ®éc h¹i!

§· ®Õn lóc C¬ quan qu¶n lý Nhµ níc ph¶i ra tay can thiÖp, buéc chñ má r¶i nhùa hoÆc bªt«ng

ho¸, Ýt ra còng ph¶i tíi níc hay phun níc ¸p lùc cao trªn çc mÆt ®êng. L¾p ®Æt m¸y hót bôi

vµ m¸y läc bôi tÜnh ®iÖn t¹i má. ThiÕt lËp vµnh ®ai xanh hoÆc x©y têng çch ©m xung quanh c«ng

trêng khai th¸c. Trang bÞ çc thiÕt bÞ b¶o ån. CÊp tai nghe chèng ån cho thî má. §ã lµ çc gi¶i

ph¸p tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó b¶o vÖ søc khoÎ céng ®ång.

3. M«i trêng níc ®ang bÞ ®e do¹ mÊt c©n b»ng vµ nhiÔm bÈn.

HÖ thèng s«ng suèi trªn l·nh thæ kh¸ ph¸t triÓn. S«ng Hång lín nhÊt ë m¹n ®«ng b¾c. Lu

lîng trung b×nh dßng ch¶y ®o ë Lµo Cai tõ 100m3/s vµo mïa kh« ®Õn 3060 m3/s vµo mïa ma.

Çc suèi nh¸nh nh Cèc Mú, Ngßi Ph¸t, Ngßi San, Ngßi §um, Ngßi §êng, Ngßi Bo, Ngßi Ch¨n,

Ngßi Nhu ph©n bè ®Òu, çch 4- 6 km cã mét suèi, b¾t nguån tõ çc sên cao phÝa t©y nam, ch¶y c¾t

ngang vïng má, ®æ níc vµo s«ng Hång. ChiÒu dµi trung b×nh 20- 30km. ChiÒu réng tõ 10- 20 ®Õn

50m vµ lín h¬n. Lßng suèi thêng xuyªn cã níc, s©u 1- 3m. Tæng lu lîng dßng ch¶y vµo mïa

kh« kiÖt ®Õn 34,32 m3/s hay gÇn 3 tr.m3/ngµy. Ngoµi ra, cßn cã nhiÒu hÖ thèng khe suèi bËc thÊp

h¬n bao phñ toµn vïng. Níc nh¹t vµ s¹ch. Nguån níc mÆt kh¸ dåi dµo, cã thÓ sö dông cho môc

®Ých ¨n uèng- sinh ho¹t, c«ng nghiÖp vµ tíi c©y trång. Cßn nguån níc ngÇm kh«ng lín do ®Êt ®¸

nghÌo níc.

Tuy nhiªn, t×nh tr¹ng ®æ th¶i bõa b·i ®Êt ®¸ ®ang lµm cho çc dßng ch¶y bÞ thu hÑp mÆt níc,

thËm chÝ bÞ t¾c nghÏn lßng nh ngßi §êng vµ suèi Cãc, ph¶i th«ng lßng hay uèn dßng, rÊt tèn

kÐm. Níc ma cuèn tr«i chÊt th¶i r¾n, níc th¶i sinh ho¹t vµ c«ng nghiÖp, níc má cïng víi

v¸ng x¨ng dÇu vµ bïn ®Êt tõ çc moong khai th¸c, c¶ níc th¶i vµ chÊt th¶i cã d lîng thuèc

tuyÓn ho¸ chÊt ®éc h¹i cha ®îc xö lý tõ nhµ m¸y tuyÓn ®Òu th¶i ra s«ng suèi, g©y nguy c¬ «

nhiÔm çc nguån níc s¹ch. Thªm vµo ®ã, v× ®Êt ®ai bÞ xãi mßn tr¬ trôi, lîng ma bæ cÊp cho

níc ngÇm bÞ suy gi¶m, chÕ ®é thñy v¨n cña çc dßng mÆt cµng thªm mÊt æn ®Þnh. Lò lín thêng


x¶y ra bÊt ngê, g©y nhiÒu th¶m ho¹ cho kinh tª- x· héi.

§ã lµ tiÕng chu«ng c¶nh b¸o sù cÇn thiÕt bøc b¸ch ph¶i tæ chøc nghiªn cøu dù b¸o t¸c h¹i m«i

trêng níc vµ çc gi¶i ph¸p g×n gi÷, b¶o vÖ vµ khai th¸c l©u bÒn çc nguån níc s¹ch mµ thiªn

nhiªn ®· ban tÆng cho vïng má.

4. M«i trêng ®Þa chÊt l©m nguy.

Ho¹t ®éng khai th¸c kho¸ng s¶n vµ çc ho¹t ®éng khai th¸c kinh tÕ kh¸c cña con ngêi nh

san lÊp mÆt b»ng ®« thÞ ho¸, c¾t xÐn ch©n sên lµm nhµ ë, xÎ nói më ®êng, ng¨n s«ng ®¾p ®Ëp,

chÆt c©y, ph¸ rõng lµm n¬ng rÉy, v.v... ®ang t¸c ®éng m¹nh ®Õn m«i trêng ®Þa chÊt, lµm ph¸t

sinh vµ ph¸t triÓn mét lo¹t çc hiÖn tîng ®Þa chÊt ®éng lùc c«ng tr×nh. Trong ®ã, ®¸ng kÓ h¬n c¶

lµ hiÖn tîng lò quÐt vµ lò bïn ®¸, trît, s¹t lë vµ m¬ng xãi.

Lò quÐt vµ lò bïn ®¸. Thêng x¶y ra ®ét ngét sau mét ®ît ma tÇm t· kÐo dµi nhiÒu ngµy,

®îc kÕt thóc b»ng mét trËn ma cêng ®é lín. Chóng ®îc ®Æc trng bëi tèc ®é dßng ch¶y níc-

®¸ cùc m¹nh víi thêi gian cêng lò rÊt ng¾n trong vµi giê. Trong sè 16 tØnh miÒn nói phÝa B¾c, cã

12 tØnh thêng xuyªn x¶y ra lò quÐt vµ lò bïn ®¸ vµo mïa ma hµng n¨m. Trong ®ã, thiÖt h¹i

nÆng nÒ nhÊt ë Lai Ch©u, S¬n La, Lµo Cai vµ Yªn B¸i. ChØ trong vßng 10 n¨m gÇn ®©y, ®· tõng

x¶y ra hµng tr¨m trËn lò, lµm gÇn 1000 ngêi chÕt vµ thiÖt h¹i tµi s¶n kho¶ng 2000 tû ®ång.

Riªng tØnh Lµo Cai mçi n¨m ph¶i høng chÞu 2- 3 trËn, tæn thÊt kinh tÕ 500 tû ®ång. Lò quÐt vµ lò

bïn ®¸ thêng kÐo theo trît lë ®Êt, lu«n lµ tai häa ®èi víi miÒn nói cao.

Trît. X¶y ra nh ‚c¬m b÷a‛ vµo mïa ma trªn çc sên vµ taluy däc tuyÕn giao th«ng ®êng

bé vµ ®êng s¾t tõ Lµo Cai ®i Sa Pa, B¸t X¸t, Phè Lu- Yªn B¸i vµ nhiÒu n¬i kh¸c. Trît ph¸ háng

mÆt ®êng, g©y nhiÒu trë ng¹i cho giao th«ng. Trît ph¸ hñy nhiÒu c«ng tr×nh x©y dùng, lµm chÕt

ngêi. N¨m 1968, chØ trong kho¶nh kh¾c cña mét ®ªm ma, khèi ®Êt trît ®· vïi lÊp mét gia ®×nh

cã 3 ngêi díi ch©n sên nói ë b¶n Sin QuyÒn. Ngµy 13 th¸ng 9 n¨m 2004, trît x¶y ra ë B¸t X¸t

®· ch«n vïi 4 ng«i nhµ ngêi d©n téc cïng víi tr©u bß, vên c©y vµ n¬ng lóa, lµm 24 ngêi chÕt

vµ mÊt tÝch. Trong ®ã, gia ®×nh «ng Ch¶o S×nh Kinh cã 6 ngêi ®Òu thiÖt m¹ng.

Trît cßn thÊy ë hÇu hÕt çc c«ng trêng khai th¸c lé thiªn. ë Má Cãc ®· tõng x¶y ra 8 khèi

trît lín nhá. ë Lµng Çng 4- Lµng M« cã 19 khèi trît, ë Lµng Phêi, Lµng Cãc, Lµng Phóng, Gß

Chß, Hu Hoµi, Èn Mµ còng thêng xuyªn x¶y ra trît, lµm mÊt æn ®Þnh bê dèc. ë Lµng Çng 1, 2,

Cam §êng 1, Ngßi §um- §«ng Hå, v.v...cã nhiÒu khèi trît ®ang ho¹t ®éng, kÝch thíc ®Õn 100-

200m vµ dµy 4- 5m, ph¸ sËp toµn bé bê mong cò cao 65- 70m. ë khu D, n¨m 1962 còng ®· x¶y ra

mét khèi trît lín, cã kÝch thíc 200m theo ®êng ph¬ng vµ 120m theo híng dèc, chiÒu dµy 20-

30m, thÓ tÝch th©n trît kho¶ng 600000m3 vïi lÊp ®¸y moong, ph¸ hñy ®êng vËn t¶i vµ x« ®æ

tuyÕn cét ®iÖn. RÊt may tai häa kh«ng x¶y ra v× mäi ho¹t ®éng trªn moong ®· sím ngõng, ®µnh bá

l¹i 400.000 tÊn quÆng I díi ®¸y moong. Cho tíi nay, trît vÉn t¸i diÔn kh«ng æn ®Þnh, g©y nguy

c¬ ®e däa an toµn cho Má Cãc tiÕp gi¸p víi khu D vÒ phÝa t©y nam.

Sạt lở. Rất phổ biến trªn çc sên dèc vµ bê dèc, kÝch thíc 10- 20m, cao 2- 4m, kh«ng g©y ¶nh

hëng lín ®Õn khai th¸c. Tuy nhiªn, ®«i khi s¹t lë trë thµnh hiÓm ho¹ bÊt ngê, thêng thÊy trªn

çc bê dèc b·i th¶i ®Êt ®¸. §ã lµ sù cè x¶y ra vµo th¸ng 11 n¨m 2004 ë b·i th¶i c«ng trêng Lµng

T¸c. Khèi s¹t ®· ch«n vïi mét «t« t¶i 12 tÊn cïng víi 2 ngêi thî má. Th¸ng 6 n¨m 2005, ë b·i th¶i

Má Cãc, mét khèi s¹t lín ®æ Ëp xuèng thung lòng suèi Phêi s©u 60m, xuýt n÷a mang theo c¶ chiÕc

xe ®æ th¶i 18 tÊn cïng tµi xÕ ngåi trong xe.

M¬ng xãi. ThÊy kh¾p n¬i trªn sên nói, sên ®åi, taluy ®êng bé, ®êng s¾t, çc bê moong ë

Má Cãc, Èn Mµ, Cam §êng, Ngßi §um, Lµng T¸c, v.v…NhiÒu n¬i m¬ng xãi c¾t ngang çc tÇng


khai th¸c, tõ mÐp mong xuèng tËn ®¸y moong. Cã m¬ng dµi 50- 100m. Lßng réng 5- 10m, s©u 2-

3m. VËt liÖu tÝch tô ë cöa m¬ng lµ çc nãn ®Êt ®¸ lÉn d¨m vôn vµ ®¸ t¶ng, kÝch thíc 20- 30m,

dµy 2- 3m. M¬ng xãi chia c¾t ®Þa h×nh, xãi mßn thæ nhìng vµ th¶m thùc vËt. Çc nãn tÝch tô cña

m¬ng xãi díi ch©n sên thêng g©y trë ng¹i trªn çc tuyÕn ®êng giao th«ng. Chóng cßn lµ

nguån vËt liÖu tham gia vµo lò quÐt vµ lò bïn ®¸, g©y nhiÒu tai ho¹ cho miÒn nói.

Con ngêi lu«n ph¶i ®èi mÆt víi çc hiÖn tîng ®Þa chÊt nãi trªn. §Ó h¹n chÕ vµ gi¶m thiÓu t¸c

h¹i cña chóng, cÇn ¸p dông biÖn ph¸p trång c©y g©y rõng, x©y dùng çc hÖ thèng kªnh m¬ng

tho¸t níc, phñ th¶m cá, l¸t ®¸ mÆt sên, x©y têng ch¾n vµ rµo ‚rä ®¸‛ ven ch©n sên, cÊm chÆt

c©y, ®èt rõng, cÇn khai th¸c hîp lý ®Êt ®ai, v.v…

5. Tæn thÊt vµ l·ng phÝ tµi nguyªn kho¸ng s¶n.

TÝnh chÊt s¶n xuÊt nhá víi c«ng nghÖ khai th¸c tr×nh ®é thÊp vµ lu«n ®uæi theo môc ®Ých lîi

nhuËn trong c¬ chÕ thÞ trêng dÉn ®Õn sù tæn thÊt vµ l·ng phÝ tµi nguyªn kho¸ng s¶n.

ë nhiÒu c«ng trêng khai th¸c, çc tÇng thêng lÊy kh«ng gän. Cha bèc hÕt ®¸ ®· ph¶i lÊy

quÆng hoÆc võa bèc vµ lÊy. §µo cha hÕt tÇng trªn ®· ph¶i më s©u xuèng tÇng díi. C«ng trêng

®µo bíi nham nhë. Kh«ng cã ®êng vËn t¶i vµ hÖ thèng kªnh m¬ng tho¸t níc cè ®Þnh. Vµo mïa

ma, ®¸y c«ng trêng bÞ sòng níc, bïn ®Êt lÇy léi, cã khi bÞ ngËp níc. QuÆng cßn l¹i díi ®¸y

moong, lÊy kh«ng hÕt chiÒu dµy vØa hoÆc treo l¬ löng trªn çc tÇng cao. ChÊt lîng quÆng bÞ lµm

nghÌo do lÉn ®Êt ®¸ kh«ng quÆng. S¶n lîng khai th¸c thùc tÕ thêng nhá h¬n tr÷ lîng th¨m dß

®Þa chÊt. Sai sè trung b×nh 8- 25% ®èi víi cÊp A+ B vµ 16- 21, cã khi ®Õn 57%, ®èi víi cÊp C1. HÖ sè

thu håi 81%. Tû lÖ tæn thÊt quÆng t¬ng ®èi lín, tõ 13,2 ®Õn 43, trung b×nh 28,9%. ChÊt lîng

quÆng bÞ gi¶m thÊp. Hµm lîng P2O5 ë quÆng nguyªn vØa trung b×nh 37,13% ®èi víi quÆng I, gi¶m

xuèng cßn 34,39% trong quÆng khai th¸c. TÝnh ra, tû lÖ lµm nghÌo quÆng tõ 3,11 ®Õn 15,78, trung

b×nh 12,27%.

Sù tæn thÊt vµ l·ng phÝ quÆng cßn lín h¬n nhiÒu, nhÊt lµ ®èi víi quÆng III n»m trong çc b·i chøa

ngoµi trêi kh«ng ®îc che ch¾n, b¶o vÖ. QuÆng bÞ xãi mßn, s¹t lë hay bÞ cuèn tr«i bëi níc ma vµ çc

dßng mÆt. Mét phÇn hoÆc toµn bé b·i quÆng ë Má Cãc, Lµng Çng 2, Cam §êng 2 coi nh mÊt tong,

kh«ng thÓ thu håi. HiÖn t¹i cßn l¹i 10 b·i chiÕm diÖn tÝch 75 ha víi tæng tr÷ lîng 21,274 tr.tÊn quÆng

III ®ang hao mßn dÇn. Vµ nhÊt lµ, hÇu nh kh«ng quan t©m ®Õn viÖc nghiªn cøu sö dông tæng hîp çc

kho¸ng s¶n ®i kÌm (®¸ th¶i lµm vËt liÖu x©y dùng).

Muèn kh¾c phôc t×nh tr¹ng nãi trªn, cÇn sím tæ chøc çc ho¹t ®éng thanh tra ®Þa chÊt ®Ó qu¶n

lý, gi¸m s¸t kiÓm tra, buéc chñ má ph¶i khai th¸c triÖt ®Ó, h¹n chÕ tèi ®a sù tæn thÊt, l·ng phÝ tµi

nguyªn kho¸ng s¶n.

KÕt luËn

1. Vïng má apatit Lµo Cai cã tiÒm n¨ng tr÷ lîng dåi dµo víi lÞch sö khai th¸c l©u dµi vµ phøc

t¹p. Quy m« khai th¸c ngµy cµng lín, ®· vµ ®ang t¸c ®éng m¹nh ®Õn c¶nh quan tù nhiªn vµ ®Êt

®ai, m«i trêng kh«ng khÝ, m«i trêng níc, lµm ph¸t sinh vµ ph¸t triÓn mét lo¹t çc hiÖn tîng

®Þa chÊt bÊt lîi, tæn thÊt vµ l·ng phÝ tµi nguyªn kho¸ng s¶n.

2. CÇn sím ®Çu t nghiªn cøu lËp Quy ho¹ch tæng thÓ khai th¸c kinh tÕ l·nh thæ trªn quan

®iÓm b¶o vÖ m«i trêng- sinh th¸i, trong ®ã cã Quy ho¹ch khai th¸c lé thiªn quÆng apatit ®Õn ®é

cao gèc x©m thùc khu vùc 0m; s©u h¬n n÷a lµ khai th¸c ngÇm b»ng lß giÕng.

3. Quy ho¹ch khai th¸c quÆng ph¶i ®i ®«i víi çc Quy ho¹ch b·i lu chøa quÆng, ®æ th¶i ®Êt ®¸,

níc th¶i vµ çc chÊt th¶i, quÆng ®u«i còng nh ph¶i g¾n liÒn víi çc gi¶i ph¸p b¶o vÖ tµi nguyªn

vµ b¶o vÖ m«i trêng, b¶o vÖ çc nguån níc s¹ch, t¸i t¹o vµ phôc håi ®Êt ®ai.


4. CÇn sím tæ chøc ho¹t ®éng thanh tra ®Þa chÊt, qu¶n lý b¶o vÖ tµi nguyªn, b¶o vÖ m«i trêng,

tuyªn truyÒn vËn ®éng nh©n d©n khai th¸c hîp lý ®Êt ®ai vµ ¸p dông nh÷ng biÖn ph¸p phßng

ngõa, ®èi phã víi çc tai biÕn ®Þa chÊt cã thÓ g©y thiÖt h¹i vÒ ngêi vµ cña c¶i vËt chÊt x· héi.


1. Ph¹m Quý Bé vµ N.N.K. B¸o ço tæng hîp tµi liÖu ®Þa chÊt BÓ apatit Lµo Cai 1956- 1996,

n¨m 1997. Lu tr÷ C«ng ty Apatit ViÖt Nam.

2. Lª Huy Hoµng. §¸nh gi¸ tæng hîp ®iÒu kiÖn khai th¸c má apatit Lµo Cai vµ ph¬ng ph¸p

nghiªn cøu §Þa chÊt thuû v¨n- §Þa chÊt c«ng tr×nh phôc vô thiÕt kÕ khai th¸c má, B¸o ço tæng kÕt

§Ò tµi nghiªn cøu Khoa häc, 2006. Lu tr÷ Bé C«ng NghiÖp.

3. Lª Huy Hoµng. §Ò ¸n nghiªn cøu ®¸nh gi¸ møc ®é æn ®Þnh bê dèc c«ng trêng khai th¸c

quÆng apatit khu Má Cãc (çnh 4)- Lµo Cai, 2005. Lu tr÷ C«ng ty Má- INCODEMIC.

4. Hoµng Th¸i S¬n vµ N.N.K. B¸o ço ®Þa chÊt vÒ kÕt qu¶ tæng hîp vµ ®¸nh gi¸ tr÷ lîng quÆng

vïng má apatit Hoµng Liªn S¬n, 1992. Lu tr÷ L§§C 3


HÖ thèng tiªu chÝ ®¸nh gi¸ an toµn vÒ nèi tiÕp

vµ tiªu n¨ng, phßng xãi sau cèng díi ®ª

NguyÔn CHiÕn*

Lª xu©n Kh©m*

Safe criterion systems to estimate the safety in term of flow energy

dissipation in sluice outlets

Abstract: Safe criterion systems are the base to know the safety feature of

construction structures. The safety features of under-dike sluices will affect

to the safety of dike’s systems. Using published research articles applied

for existing under-dike sluices, the paper has been proposed a safe criterion

systems in term of energy dissipation.

1. §Æt vÊn ®Ò

Trªn hÖ thèng ®ª s«ng Hång, s«ng Th¸i

B×nh hiÖn cã kho¶ng 1200 cèng. Çc cèng nµy

cã nh÷ng ®Æc ®iÓm rÊt kh¸c nhau vÒ nhiÖm

vô, quy m«, h×nh thøc, kÝch thíc, vËt liÖu vµ

thêi gian x©y ®ùng. Song chóng còng cã

chung ®Æc ®iÓm lµ x©y trªn nÒn ®Êt, vµ an

toµn cña cèng g¾n liÒn víi an toµn cña hÖ

thèng ®ª. V× vËy viÖc ®¸nh gi¸ an toµn cèng

díi ®ª lu«n cã tÇm quan träng ®Æc biÖt.

Nh÷ng sù cè h háng çc thiÕt bÞ tiªu n¨ng

phßng xãi, ®e däa an toµn cña c¶ cèng chiÕm mét

tû lÖ ®¸ng kÓ trong sè çc sù cè cèng díi ®ª nãi

chung. §Ó cã c¬ së ®¸nh gi¸ s¸t ®óng kh¶ n¨ng

lµm viÖc an toµn cña cèng vÒ tiªu n¨ng phßng

xãi, cÇn x©y dùng hÖ thèng tiªu chÝ vµ quy tr×nh

®¸nh gi̧ an toµn cña cèng vÒ mÆt nµy.

2. Thùc tr¹ng h háng bé phËn nèi

tiÕp h¹ lu cèng díi ®ª

Sè liÖu thèng kª h háng cèng díi ®ª s«ng

Hång, s«ng Th¸i B×nh vÒ mÆt xãi h¹ lu vµ

ph¸ vì kÕt cÊu tiªu n¨ng nh b¶ng 1.

B¶ng 1: Thèng kª h háng bé phËn nèi tiÕp h¹ lu cèng díi ®ª.

D¹ng h háng Nøt g·y s©n

tiªu n¨ng Ph¸ vì côc bé s©n,

têng TN Xãi më réng ë

s©n sau.

Ph©n theo ®èi tîng Sè cèng % Sè cèng % Sè cèng %

1. Theo nhiÖm vô

- Tiªu níc 4 26,67 3 20,00 8 53,33

- LÊy níc 5 35,72 2 14,28 7 50,00

- KÕt hîp 8 34,79 5 24,73 10 43,48

2. Theo thêi gian XD

- Tríc 1954 6 35,29 4 23,53 7 41,18

- 1954 - 1975 9 36,00 4 16,00 12 48,00

- 1975 -1990 2 25,00 2 25,00 4 50,00

- Sau 1990 0 0 0 0 2 100,0

3. Theo quy m« (Q,m3/s)

<10 10 40,00 3 12,00 12 48,00

10 - 15 5 31,25 4 16,00 7 43,75

50 - 100 2 25,00 2 25,00 4 50,00

>100 0 0 1 33,33 2 66,67

* Trêng §¹i häc Thñy lîi Hµ Néi

171 T©y S¬n - §èng §a - Hµ Néi


Tel:

Tõ kÕt qu¶ thèng kª ë b¶ng 1, cã thÓ thÊy:

- H háng bé phËn nèi tiÕp h¹ lu x¶y ra ë

tÊt c¶ çc lo¹i cèng, song tû lÖ ë cèng tiªu cao

h¬n ë cèng lÊy níc.

- Tû lÖ h háng cao ë nhãm cèng x©y dùng

tríc n¨m 1975; çc cèng x©y dùng vÒ sau cã

nguy c¬ h háng Ýt h¬n.

- H háng thiÕt bÞ tiªu n¨ng vµ xãi h¹ lu

x¶y ra hÇu nh ®Òu kh¾p ë çc nhãm cèng cã

quy m« kh¸c nhau.

- D¹ng xãi më réng s©n sau chiÕm tû lÖ lín,

trong khi nøt g·y s©n tiªu n¨ng hay ph¸ vì

côc bé ë s©n, têng tiªu n¨ng Ýt x¶y ra h¬n.

Çc nguyªn nh©n h háng tõ phÝa ®iÒu

kiÖn x©y dùng vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña cèng

bao gåm:

- Cèng lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn mùc níc

thîng h¹ lu thêng xuyªn thay ®æi, ®Æc

biÖt lµ nhãm cèng tiªu t¹i vïng ¶nh hëng

thñy triÒu. Trong tÝnh to¸n kÝch thíc bÓ tiªu

n¨ng vµ s©n sau thêng xÐt khi chªnh lÖch

mùc níc thîng h¹ lu lín, khi tû sè (h‛c/hc)

> 2 th× cã thÓ t¹o níc ch¶y ngËp ngay sau

ngìng cèng. Tr¹ng th¸i nµy cã kh¶ n¨ng tiªu

hao (50 - 70)% n¨ng lîng thõa cña dßng

ch¶y; phÇn n¨ng lîng thõa cßn l¹i sÏ ®îc

tiªu hao ë s©n sau. Tuy nhiªn trong qu¸ tr×nh

mùc níc thîng h¹ lu thay ®æi, cã rÊt

nhiÒu thêi gian lµm viÖc víi th«ng sè (h‛c/hc)

2, khi ®ã nèi tiÕp lµ níc nh¶y sãng, kh¶ n¨ng

tiªu hao n¨ng lîng rÊt nhá, phÇn lín n¨ng

lîng thõa cña dßng ch¶y ®îc tiªu hao ë

phÇn phÝa sau bÓ tiªu n¨ng, vît ra khái

ph¹m vi gia cè s©n sau, g©y xãi á h¹ lu vµ hè

xãi lan dÇn vÒ phÝa cèng.

- Cèng thêng lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn

dßng ch¶y më réng qu¸ lín trªn mÆt b»ng

(phÇn lín çc cèng ®Òu cã B/b = 1,5 - 2,5

hoÆc lín h¬n). Sù më réng nh vËy thêng

lµm cho dßng ch¶y kh«ng b¸m s¸t thµnh lßng

dÉn ë ®o¹n ra khái bÓ tiªu n¨ng, sinh ra çc

xo¸y trôc ®øng cã quy m« lín, Ðp chñ lu

thµnh çc luång ch¶y ngo»n ngoÌo thóc vµo

bê vµ ®¸y g©y xãi.

- Do ¶nh hëng cña çc ®iÒu kiÖn biªn,

m¹ch ®éng lu tèc vµ ¸p lùc cña dßng ch¶y ë

h¹ lu cèng thêng cã trÞ sè lín vµ duy tr×

trong mét ph¹m vi dµi, gãp phÇn thóc ®Èy

qu¸ tr×nh xãi ®¸y vµ bê lßng dÉn.

- §iÒu kiÖn ®Þa chÊt ë h¹ lu çc cèng díi

®ª vïng ®ång b»ng thêng lµ lo¹i ®Êt mÒm

yÕu, dÔ xãi vµ g©y lón kh«ng ®Òu, lµm x¸o

trén vµ bong rêi vËt liÖu gia cè s©n sau.

V× vËy khi thiÕt lËp çc tiªu chÝ ®¸nh gi¸

an toµn vÒ tiªu n¨ng phßng xãi h¹ lu, ngoµi

çc tÝnh to¸n theo s¬ ®å tiªu n¨ng c¬ b¶n, cßn

ph¶i xem xÐt t¸c ®éng tæng hîp tõ çc ®iÒu

kiÖn lµm viÖc bÊt lîi nªu trªn.

3. Ph¬ng ph¸p x©y dùng tiªu chÝ an

toµn vÒ tiªu n¨ng phßng xãi h¹ lu cho

cèng díi ®ª.

XuÊt ph¸t tõ tÝnh phøc t¹p cña çc ®iÒu

kiÖn lµm viÖc vµ thùc tr¹ng h háng bé phËn

nèi tiÕp vµ tiªu n¨ng h¹ lu cèng díi ®ª, hÖ

thèng tiªu chÝ an toµn vÒ tiªu n¨ng phßng xãi

®îc x©y dùng b»ng çch kÕt hîp çc ph¬ng

ph¸p nh sau:

- Ph©n tÝch lý luËn - øng dông çc s¬ ®å

tÝnh to¸n tiªu n¨ng c¬ b¶n [2], [5].

- Tham kh¶o çc c«ng thøc b¸n kinh

nghiÖm ë trong vµ ngoµi níc [2], [5], [6],

[7]… Çc c«ng thøc nµy ®îc x©y dùng tõ sù

kÕt hîp lý luËn víi sè liÖu ®iÒu tra thùc tÕ vµ

thÝ nghiÖm m« h×nh.

4. HÖ thèng tiªu chÝ an toµn vÒ nèi

tiÕp vµ tiªu n¨ng h¹ lu ®îc ®Ò nghÞ

4.1. Çc kÝch thíc c¬ b¶n cña thiÕt bÞ

nèi tiÕp tiªu n¨ng

4.1.1. ChiÒu s©u yªu cÇu cña bÓ tiªu n¨ng

sau cèng [5]

- Trêng hîp cã têng tiªu n¨ng:

dby/c = h‛c - (hh + z2), (1)

trong ®ã:

- hÖ sè ngËp, = 1,05 - 1,10.


h‛c - ®é s©u liªn hiÖp víi hc;

z2 - chªnh lÖch ®Çu níc ë cuèi bÓ vµo kªnh

h¹ lu, tÝnh theo m« h×nh ®Ëp trµn ®Ønh réng

ch¶y ngËp;

hh - ®é s©u níc trong kªnh h¹ lu.

- Trêng hîp tiªu n¨ng b»ng bÓ - têng kÕt

hîp, víi chiÒu cao phÇn têng lµ Ct:

dby/c= h‛c - (H1 + Ct), (2)

trong ®ã:

H1 - cét níc trªn ®Ønh têng tiªu n¨ng, x¸c

®Þnh theo c«ng thøc ch¶y ngËp qua trµn thùc

dông mÆt c¾t h×nh thang (hoÆc ch÷ nhËt).

4.1.2. ChiÒu dµi yªu cÇu cña bÓ tiªu n¨ng

[2], [5], [6].

Lby/c = L1 + Ln, (3)

trong ®ã: L1 - chiÒu dµi ®o¹n níc r¬i;

Ln - ChiÒu dµi níc nh¶y hoµn chØnh;

- hÖ sè, thêng lÊy = 0,8.

4.1.3. Gãc më cña têng çnh hai bªn bÓ

tiªu n¨ng

§Ó tr¸nh dßng ch¶y t¸ch khái thµnh, cÇn

khèng chÕ gãc më cña thµnh bê < cp, trong

®ã cp x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau [2].

HΔ

h

3

2θtg b

cp , (4)

trong ®ã: hb - chiÒu s©u níc trong bÓ tiªu

n¨ng;

H - chªnh lÖch mùc níc thîng h¹ lu,

trêng hîp th¸o bÊt lîi.

4.1.4. ChiÒu dµi s©n sau

S©n sau bÓ tiªu n¨ng ph¶i ®ñ dµi ®Ó trªn

®ã diÔn ra qu¸ tr×nh t¾t dÇn m¹ch ®éng lu

tèc vµ ¸p lùc, ®a dßng ch¶y trë vÒ tr¹ng th¸i

b×nh thêng trong kªnh h¹ lu. ChiÒu dµi yªu

cÇu cña s©n x¸c ®Þnh nh sau [6]:

Lsy/c = HΔqK (5)

trong ®ã: q - lu lîng ®¬n vÞ cuèi s©n;

H - chªnh lÖch mùc níc thîng h¹ lu

trêng hîp tiªu n¨ng bÊt lîi;

K - hÖ sè, phô thuéc chÊt ®Êt lßng kªnh,

lÊy nh sau:

B¶ng 2:

ChÊt ®Êt

lßng kªnh Çt bét, çt mÞn

Çt võa, çt th«,

®Êt çt §Êt sÐt pha §Êt sÐt cøng

K 13 - 15 10 - 12 8 - 9 6 - 7

4.2. KÝch thíc vËt liÖu rêi gia cè trªn

s©n sau

Víi s©n sau gia cè b»ng vËt liÖu rêi (®¸ l¸t,

tÊm bª t«ng…), ®êng kÝnh viªn vËt liÖu ®Ó ®¶m

b¶o æn ®Þnh (kh«ng bÞ cuèn tr«i) phô thuéc vµo

nhiÒu yÕu tè: çc th«ng sè thñy lùc cña dßng

ch¶y, vÞ trÝ cña mÆt c¾t tÝnh to¸n x (tÝnh ®Õn s©n

tiªu n¨ng), thêi gian th¸o níc t, x¸c suÊt bong

rêi cho phÐp p (phô thuéc vµo cÊp c«ng tr×nh )…

Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh dp cã xÐt ®Õn yÕu tè

ngÉu nhiªn do t¸c ®éng cña m¹ch ®éng do

Jark«p ®Ò nghÞ nh sau [7]:

dp = 0,87 d0,1p-0,062 (6)

trong ®ã: p - x¸c suÊt bong rêi vËt liÖu cho

phÐp phô thuéc vµo cÊp c«ng tr×nh; d0,1 -

®êng kÝnh vËt liÖu l¸t t¬ng øng víi p = 0,1,

x¸c ®Þnh nh sau:

d0,1 = 0,48d*0,1Sh-0,062 (7)

ë ®©y, Sh - sè strukhali:

x

h

Vt

hSh

. , (8)

hh - ®é s©u níc h¹ lu (m); t - thêi gian

th¸o níc liªn tôc (s); Vx - lu ®å b×nh qu©n

t¹i mÆt c¾t tÝnh to¸n (m/s);

d*0,1 - ®êng kÝnh vËt liÖu t¬ng øng víi p =

0,1 vµ khi Sh = 1/150.000. TrÞ sè cña d*0,1 ®îc

x¸c ®Þnh tõ çc ®å thÞ trong [7] (tËp hîp tõ sè

liÖu thÝ nghiÖm vµ thùc tÕ).

VÒ trÞ sè x¸c suÊt bong rêi vËt liÖu cho

phÐp p th× hiÖn nay çc quy ph¹m cña níc ta

cha cã chØ tiªu nµy. Tõ çc kÕt qu¶ tÝnh thö

cho çc cèng díi ®ª s«ng Hång, s«ng Th¸i


B×nh, nhãm ®Ò tµi xin ®Ò nghÞ trÞ sè ¸p dông

t¹m thêi nh sau:


B¶ng 3:

CÊp c«ng tr×nh §Æc biÖt I II III IV

p 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1

Ghi chó: cÊp c«ng tr×nh trong b¶ng nµy

phï hîp víi Dù th¶o ‚Tiªu chuÈn thiÕt kÕ ®ª

s«ng‛ - Bé N«ng ngihÖp vµ PTNT - 1999.

Trong nh÷ng nghiªn cøu tiÕp theo cÇn tiÕp

tôc theo dâi vµ thö nghiÖm ®Ó chÝnh x¸c hãa

çc trÞ sè cña p.

4.3. Dù b¸o kÝch thíc hè xãi sau cèng

Trêng hîp chiÒu dµi gia cè cha ®ñ theo

yªu cÇu th× ë cuèi s©n sau sÏ h×nh thµnh hè

xãi; hè xãi nµy më réng vÒ phÝa c«ng tr×nh cã

thÓ dÉn ®Õn mÊt an toµn cña cèng. KÝch thíc

cña hè xãi æn ®Þnh ®îc dù b¸o nh sau:

4.3.1. ChiÒu s©u lín nhÊt cña hè xãi - x¸c

®Þnh theo N«vak [5] lµ kh¸ phï hîp:

dxgh= 0,37 [2,946 lk hzq

d

d

25,05,0

25,0

90

.. ], (9)

trong ®ã: dk = 3mm; d90 - ®êng kÝnh m¾t

sµng cho lät 90% khèi lîng mÉu ®Êt thÝ

nghiÖm (®Êt nÒn kªnh h¹ lu), mm; q - lu

lîng ®¬n vÞ ë cuèi s©n sau (m3/s); z - chªnh

lÖch mùc níc thîng h¹ lu (m); hh - ®é s©u

níc h¹ lu (m).

4.3.2. ChiÒu dµi hè xãi æn ®Þnh

Lxgh = (9 - 10)dx, (10)

trong ®ã hÖ sè lín (10) ¸p dông cho cèng vïng

triÒu; hÖ sè nhá (9) ¸p dông cho çc cèng kh¸c.

Ngoµi ra, hÖ thèng tiªu chÝ an toµn vÒ tiªu

n¨ng phßng xãi còng bao gåm c¶ çc tiªu chÝ

vÒ æn ®Þnh vµ ®é bÒn cña kÕt cÊu bÓ (s©n) tiªu

n¨ng (xem [2], [6], [7],…).

5. TÝnh to¸n thö nghiÖm cho mét sè

cèng ®iÓn h×nh

ViÖc tÝnh to¸n thö nghiÖm nh»m kiÓm chøng

tÝnh thùc tiÔn cña hÖ thèng tiªu chÝ ®Ò nghÞ ë

trªn khi so s¸nh víi çc sè liÖu thùc ®o ë hiÖn

trêng. Çc cèng ®iÓn h×nh ®îc nh sau:

- Cèng L©n 1 (TiÒn H¶i - Th¸i B×nh): cèng

tiªu, cÊp II.

- Cèng Trµ Linh 2 (Th¸i Thôy - Th¸i B×nh):

cèng tiªu, cÊp II.

- Cèng Ng÷ (®ª s«ng Trµ Lý - KiÕn X¬ng -

Th¸i B×nh): cèng tíi, cÊp III.

- Cèng Râng 1 (®ª s«ng Ninh C¬ - Trùc Ninh

- Nam §Þnh): cèng tiªu, cÊp II.

- Cèng Ph¸t DiÖm (®ª s«ng §¸y - Kim S¬n -

Ninh B×nh): cèng tiªu, cÊp III.

Çc kÕt qu¶ tÝnh to¸n vµ ®èi chiÕu víi sè

liÖu thùc tÕ nh trªn b¶ng 4.

B¶ng 4:

TT Th«ng sè §¬n

vÞ

TrÞ sè

thùc tÕ

TrÞ sè

yªu cÇu

Kh¶

n¨ng

h háng

Ghi chó

1 Cèng L©n 1

ChiÒu s©u bÓ tiªu n¨ng m 0,50 0,50

ChiÒu dµi bÓ tiªu n¨ng m 35,0 14,88

ChiÒu dµi s©n sau m 30,0 36,75 x

HÖ sè m¸i kªnh h¹ lu 2,0 1,5

ChiÒu s©u hè xãi m 8,0 8,17 x

ChiÒu dµi hè xãi m 80 81,8 x


TT Th«ng sè §¬n

vÞ

TrÞ sè

thùc tÕ

TrÞ sè

yªu cÇu

Kh¶

n¨ng

h háng

Ghi chó

§êng kÝnh VL gia cè m 0,35 0,54 x

B¶n ®¸y bÓ tiªu n¨ng m 1,2 1,27 x §k chèng xãi

- m 1,2 1,23 x chèng ®.næi

2 Cèng Trµ Linh II

ChiÒu s©u bÓ tiªu n¨ng m 0,5 0,83 x

ChiÒu dµi bÓ tiªu n¨ng m 18 11,59

ChiÒu dµi s©n sau m 30 59,73 x


ChiÒu s©u hè xãi m 1,0 7,71



B¶n ®¸y bÓ tiªu n¨ng m 1,2 1,47 x ®k chèng xãi

- m 1,2 1,33 x chèng ®.næi

3 Cèng Ng÷

ChiÒu s©u bÓ tiªu n¨ng m 0,5 0,65 x


ChiÒu dµi s©n sau m 20 16,78




§êng kÝnh VL gia cè m 0,35 0,071

B¶n ®¸y bÓ tiªu n¨ng m 0,6 0,53 ®k chèng xãi

- m 0,6 0,34 chèng ®.næi

4 Cèng Râng 1



ChiÒu dµi s©n sau 10 38,15 x

HÖ sè m¸i kªnh h¹ lu m 1,5 1,75 x





- m 1,2 0,54 chèng ®.næi

5 Cèng Ph¸t DiÖm


TT Th«ng sè §¬n

vÞ

TrÞ sè

thùc tÕ

TrÞ sè

yªu cÇu

Kh¶

n¨ng

h háng

Ghi chó



ChiÒu dµi s©n sau 10 28,85 x

HÖ sè m¸i kªnh h¹ lu m 1,5 1,5





- m 1,2 0,62 chèng ®.næi


Tõ çc kÕt qu¶ so s¸nh ë b¶ng 4 cho thÊy:

- §èi víi çc cèng tiªu, kÝch thíc bÓ tiªu n¨ng ®· ®¶m b¶o yªu cÇu an toµn, nhng chiÒu dµi gia

cè cha ®¶m b¶o yªu cÇu æn ®Þnh nªn ®· x¶y ra xãi vµ hè xãi ®ang lan dÇn vµo gÇn c«ng tr×nh, ®ßi

hái ph¶i cã biÖn ph¸p xö lý.

- §èi víi cèng tíi (cèng Ng÷): do chiÒu s©u bÓ cha ®ñ t¹o níc nh¶y ngËp trong bÓ øng víi

trêng hîp tiªu n¨ng bÊt lîi nhÊt nªn dßng xiÕt vît ra khái ph¹m vi bÓ, g©y xãi lë phÝa sau.

Thùc tÕ chiÒu s©u hè xãi hiÖn t¹i t = 0,5m cha ®¹t ®Õn trÞ sè xãi æn ®Þnh nªn t×nh h×nh xãi cßn

tiÕp tôc diÔn biÕn.

6. KÕt luËn

Tõ viÖc ph©n tÝch, tÝnh to¸n vµ ®èi chiÕu víi çc c«ng tr×nh thùc tÕ cho phÐp ®a ra çc kÕt

luËn sau.

6.1. Çc tiªu chÝ an toµn ®· nªu trong môc 4 lµ cã tÝnh tæng hîp, dïng ®Ò ®¸nh gi¸ c¶ vÒ

kÝch thíc bè trÝ vµ æn ®Þnh kÕt cÊu cña çc thiÕt bÞ nèi tiÕp vµ tiªu n¨ng phßng xãi ë h¹ lu

cèng díi ®ª.

6.2. Çc kÕt qu¶ tÝnh to¸n thñy nghiÖm cho thÊy çc tiªu chÝ an toµn ®îc ®Ò xuÊt lµ cã tÝnh

kh¶ thi. Tuy nhiªn phÇn x¸c ®Þnh trÞ sè x¸c suÊt bong r¬i vËt liÖu cho phÐp ®îc ®Ò nghÞ ë ®©y

(b¶ng 3) cÇn ®îc tiÕp tôc kiÓm nghiÖm vµ cÇn ®îc sù th«ng qua cña c¬ quan qu¶n lý nhµ

níc.


1 - Hoµng T An, Ph¹m Ngäc Quý, Vò Quèc C«ng. Nghiªn cøu níc nh¶y kh«ng æn ®Þnh vµ

tiªu n¨ng sau cèng vïng triÒu. T¹p chÝ thñy lîi sè 332/2000.

2 - Bé m«n Thñy c«ng - §¹i häc Thñy lîi. Thñy c«ng tËp II - NXB X©y dùng, Hµ Néi 2005.

3. NguyÔn ChiÕn, Lª Xu©n Kh©m. VÊn ®Ò tiªu n¨ng sau cèng díi ®ª vïng ®ång b»ng s«ng

Hång, s«ng Th¸i B×nh. T¹p chÝ N«ng nghiÖp vµ PTNT sè 4/2003.

4. Lu Nh Phó. Bµn vÒ c«ng tr×nh tiªu n¨ng sau cèng vïng triÒu. T¹p chÝ Thñy lîi sè

316/2003.

5. Ph¹m Ngäc Quý. Nèi tiÕp vµ tiªu n¨ng h¹ lu c«ng tr×nh th¸o níc. NXB X©y dùng, Hµ Néi 2003.

6. Quy ph¹m thiÕt kÕ cèng SD133-84, quyÓn 1. B¶n dÞch tõ tiÕng Trung Quèc. Bé N«ng

nghiÖp vµ PTNT, 1998.

7. Sæ tay tÝnh to¸n thñy lùc c«ng tr×nh x¶ (b¶n tiÕng Nga). NXB N¨ng lîng nguyªn tö,

Maxc¬va 1988.

Søc chÞu t¶i cña cäc tõ thÝ nghiÖm trong phßng

NguyÔn §øc H¹nh*


Pile bearing capacity from Pile load tests on an instrumented

model pile in the laboratory

Abstract: A series of pile load tests were carried out on an

instrumented model pile installed in a clay bed prepared in a

calibration chamber under two stages of consolidation - one

dimensional and triaxial consolidation. The load tests consisted

different patterns, maintained loads, statnamic pulses, and constant

rate of penetration at different rates. The bahaviours of the pile

under these tests were analysed and a new model to obtain the

equivalent static load-settlement curve from that of a statnamic load

test was proposed. This model was then calibrated by full scale field

pile load tests.

I. Më ®Çu

Mét sè lîng lín thÝ nghiÖm cäc víi çc

d¹ng t¶i kh¸c nhau (thÝ nghiÖm tÜnh gia

t¶i tõng cÊp; thÝ nghiÖm tÜnh nÐn víi tèc

®é kh«ng ®æi; thÝ nghiÖm nÐn nhanh tèc ®é

cao lªn ®Õn 500mm/s; thÝ nghiÖm tÜnh

®éng) ®· ®îc thùc hiÖn ®èi víi cäc m«

h×nh cã ®êng kÝnh 70mm, dµi 1000mm.

Cäc ®îc chÕ t¹o cho phÐp ®o ®îc søc

kh¸ng mòi vµ søc kh¸ng ma s¸t ®éc lËp.

Tuy nhiªn hép t¶i chØ ®o lùc ma s¸t trªn

mét chiÒu dµi lµ 302mm, trong lóc tæng

chiÒu dµi cäc lµ 1000mm. Tæng lùc ma s¸t

cã thÓ tÝnh gi¸n tiÕp lµ hiÖu cña tæng lùc

t¸c dông ®îc ®o b»ng hép t¶i ®Æt ®Çu cäc

vµ lùc kh¸ng mòi. Hai thiÕt bÞ ®o ¸p lùc

níc lç rçng ®îc g¾n bªn thµnh cäc vµ t¹i

mòi cäc cho phÐp ®o ¸p lùc níc lç rçng

trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm. Cäc ®îc h¹

vµo mÉu ®Êt sÐt cã chiÒu cao cuèi cïng

kho¶ng 1000mm, ®êng kÝnh 780mm ®îc

cè kÕt qua hai giai ®o¹n (mét chiÒu vµ 3

trôc) tõ v÷a sÐt cã chiÒu cao ban ®Çu lµ

1780mm. Chi tiÕt thiÕt bÞ thÝ nghiÖm vµ

çch thøc tiÕn hµnh ®· ®îc tr×nh bµy

trong bµi ‘M« h×nh VËt Lý trong §Þa Kü

ThuËt’ (NguyÔn §øc H¹nh, Lª ThÞ Hång

V©n, 2006). Bµi b¸o nµy sÏ ph©n tÝch hiÖu

øng tèc ®é gia t¶i tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm.

Cßn mét sè hiÖn tîng sau sÏ ®îc tr×nh

bµy trong çc bµi tiÕp theo:

- Sù thay ®æi ¸p lùc níc lç rçng xung

quanh cäc;

- Søc kh¸ng ma s¸t gi¶m tõ gi¸ trÞ ®Ønh

xuèng gi¸ trÞ søc kh¸ng bÒn l©u khi ®é

lón cäc t¨ng lªn;

- Ph©n tÝch vµ ®a ra m« h×nh tÝnh ®é

lón cña cäc t¹i ®ã søc kh¸ng ma s¸t vµ søc

kh¸ng mòi ®îc huy ®éng tèi ®a.

Ii. Çc thÝ nghiÖm cäc

Qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm ®îc thùc hiÖn

víi 5 mÉu ®Êt. Víi mçi mÉu, çc bíc tiÕn

hµnh t¬ng tù nh nhau:

i) Trén v÷a sÐt ®ñ cho mÉu cã chiÒu cao

ban ®Çu lµ 1780mm, ®êng kÝnh 780mm;

ii) Cè kÕt mét chiÒu mÉu ®Õn chiÒu cao

kho¶ng 1100mm;

iii) ChuyÓn sang cè kÕt 3 chiÒu, tríc

khi tiÕn hµnh cè kÕt, cäc ®îc h¹ vµo

mÉu ®Êt;

iv) Cè kÕt mÉu díi ¸p lùc 3 chiÒu;

v) TiÕn hµnh çc thÝ nghiÖm víi cäc,

trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm vÉn duy tr× ¸p

lùc cè kÕt, ®é lón cña cäc ë mçi thÝ nghiÖm

kho¶ng 7mm b»ng 1/10 ®êng kÝnh cäc.

Sau mçi thÝ nghiÖm, cho cäc nghØ kho¶ng

24h tríc khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm tiÕp

theo. Sè thÝ nghiÖm thùc hiÖn cho mÉu 1

®Õn mÉu 5 t¬ng øng lµ 12, 20, 23, 29, 36.

ThÝ nghiÖm dõng khi mòi cäc çch ®¸y

mÉu kho¶ng 140mm (b»ng hai lÇn ®êng

* Trêng §¹i häc Giao Th«ng VËn T¶i Hµ Néi

CÇu GiÊy – Hµ Néi

Tel: 04-7841716


kÝnh cäc) lµ kho¶ng çch cÇn thiÕt nh»m

gi¶m thiÓu hiÖu øng biªn tríc mòi cäc.

vi) Dì mÉu vµ tiÕn hµnh x¸c ®Þnh ®é Èm

vµ søc chèng c¾t cña ®Êt t¹i çc vÞ kh¸c

nhau trong mÉu.

Víi mçi mÉu, cã 4 lo¹i thÝ nghiÖm ®îc

thùc hiÖn ®èi víi cäc:

i) ThÝ nghiÖm nÐn cäc víi tèc ®é kh«ng

®æi v=0.01mm/s. Tèc ®é nµy lµ ®ñ chËm

®Ó cã thÓ xem søc kh¸ng cña cäc thu ®îc

tõ thÝ nghiÖm nµy lµ søc kh¸ng tÜnh. Søc

chÞu t¶i nµy ®îc dïng ®Ó so s¸nh víi søc

chÞu t¶i ®éng trong çc thÝ nghiÖm tiÕp

theo. Do ®Êt xung quanh cäc cè kÕt côc bé

díi t¸c dông cña t¶i träng t¸c dông lªn

cäc, kÕt qu¶ lµ søc chÞu t¶i cña thÝ nghiÖm

sau t¨ng nhÑ so víi thÝ nghiÖm tríc. V× lý

do nµy, sau mét sè thÝ nghiÖm ®éng, thÝ

nghiÖm tÜnh l¹i ®îc lÆp l¹i vµ thÝ nghiÖm

®éng ®îc so s¸nh víi kÕt qu¶ cña thÝ

nghiÖm tÜnh gÇn nhÊt.

ii) ThÝ nghiÖm nÐn cäc víi tèc ®é kh«ng

®æi theo çc gi¸ trÞ vËn tèc (v) lín,

v=10mm/s; 20mm/s; 50mm/s; 100mm/s;

150mm/s; 200mm/s; 250mm/s; 300mm/s;

400mm/s; 500mm/s. Víi çc thÝ nghiÖm

nµy cäc ®îc Ên vµo ®Êt víi tèc ®é cao. Søc

chÞu t¶i cña cäc tõ çc thÝ nghiÖm nµy

®îc so s¸nh víi søc chÞu t¶i tõ thÝ

nghiÖm tÜnh ®Ó nghiªn cøu hiÖu øng tèc ®é

gia t¶i.

iii) ThÝ nghiÖm tÜnh ®éng víi çc xung

lùc kh¸c nhau. T¶i träng t¸c dông lªn ®Çu

cäc trong thÝ nghiÖm tÜnh ®éng t¹i hiÖn

trêng lµ mét xung lùc, gi¸ trÞ lùc cã d¹ng

nöa trªn cña ®å thÞ h×nh sin. Lùc t¸c dông

t¨ng dÇn tõ 0 ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt sau ®ã

gi¶m dÇn vÒ 0 trong mét kho¶ng thêi gian

kho¶ng 160-200ms. Trong phßng thÝ

nghiÖm, d¹ng thøc t¶i träng nµy ®îc m«

pháng vµ t¸c dông vµo ®Çu cäc ®Ó xem xÐt

øng xö cña cäc díi t¸c dông cña t¶i träng

trong thÝ nghiÖm tÜnh ®éng.

iv) ThÝ nghiÖm nÐn tÜnh gia t¶i tõng

cÊp: ThÝ nghiÖm nÐn gia t¶i tõng cÊp ®îc

thùc hiÖn cuèi cïng cho mçi mÉu v× hai lý

do: 1/ Víi çc thÝ nghiÖm cuèi, mòi cäc tiÕn

gÇn s¸t ®Õn ®¸y mÉu do ®ã hiÖu øng biªn

t¨ng lªn. HiÖu øng biªn trong çc thÝ

nghiÖm ®éng lín h¬n nhiÒu so víi thÝ

nghiÖm tÜnh, do vËy thÝ nghiÖm g©y ra Ýt

hiÖu øng biªn nhÊt ®îc thùc hiÖn cuèi

cïng. 2/ Khi chuyÓn sang thÝ nghiÖm gia

t¶i tõng cÊp ph¶i thay hÖ thèng gia t¶i t¸c

dông lªn ®Çu cäc. ViÖc bè trÝ thÝ nghiÖm

nµy cuèi cïng, viÖc thay thÕ hÖ thèng gia

t¶i chØ ph¶i thùc hiÖn mét lÇn. KÕt qu¶ thÝ

nghiÖm nµy ®îc kÕt hîp víi kÕt qu¶ cña

thÝ nghiÖm nÐn víi v=0.01mm/s ®Ó ®Þnh ra

søc kh¸ng tÜnh cho cäc.

B¶ng 1 lµ mét vÝ dô vÒ thø tù thÝ

nghiÖm cho mét mÉu (mÉu sè 3), vµ d¹ng

thøc ®ã ®îc ¸p dông cho c¶ 5 mÉu, trong

®ã CRP lµ ký hiÖu cho lo¹i thÝ nghiÖm nÐn

cäc víi tèc ®é kh«ng ®æi, STN cho thÝ

nghiÖm tÜnh ®éng vµ MLT cho thÝ nghiÖm

gia t¶i tõng cÊp.

B¶ng 1. Çc thÝ nghiÖm søc chÞu t¶i cña cäc cho mÉu thø 3


Sè hiÖu Ký hiÖu Lo¹i ¸p lùc VËn tèc cäc víi Ngµy thÝ

thÝ thÝ nghiÖm cè kÕt thÝ nghiÖm xuyªn cäc T¶i lín Thêi gian mghiÖm

nghiÖm 3 trôc (kPa) tèc ®é kh«ng ®æi (mm/s) nhÊt (kN) (ms)

1 B4/1/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-18/11/04

2 B4/2/CRP-100 CRP 280 100 3h-19/11/04

3 B4/3/CRP-150 CRP 280 150 3h-22/11/04

4 B4/4/CRP-200 CRP 280 200 2h-23/11/04

5 B4/5/CRP-0.01 CRP 280 0.01 1h-24/11/04

6 B4/6/STN-30 STN 280 30 200 3h-25/11/04

7 B4/7/STN-30 STN 280 30 200 10h-26/11/04

8 B4/8/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-26/11/04

9 B4/9/CRP-300 CRP 280 300 1h-29/11/04

10 B4/10/CRP-0.01 CRP 280 0.01 10h-30/11/04

11 B4/11/STN-35 STN 280 35 200 3h-30/11/04

12 B4/12/CRP-400 CRP 280 400 11h-1/12/04

13 B4/13/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-2/12/04

14 B4/14/CRP-50 CRP 280 50 2h-3/12/04

15 B4/15/CRP-25 CRP 280 25 12h-6/12/04

16 B4/16/CRP-125 CRP 280 125 10h-7/12/04

17 B4/17/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-7/12/04

18 B4/18/CRP-100 CRP 400 100 10h-10/12/04

19 B4/19/CRP-0.01 CRP 400 0.01 3h-10/12/04

20 B4/20/CRP-150 CRP 400 150 10h-13/12/04

21 B4/21/STN-35 STN 400 35 200 2h-13/12/04

22 B4/22/CRP-0.01 CRP 400 0.01 3h-14/12/04

23 B4/23/STN-38 STN 400 38 200 11h-14/12/04

24 B4/24/STN-40 STN 400 40 200 10h-15/12/04

25 B4/25/CRP-75 CRP 400 75 12h-16/12/04

26 B4/26/CRP-50 CRP 400 50 3h-16/12/04

27 B4/27/CRP-0.01 CRP 400 0.01 10h-17/12/04

28 B4/28/CRP-25 CRP 400 25 3h-17/12/04

29 B4/29/STN-28 STN 400 38 400 12h-20/12/04

ThÝ nghiÖm tÜnh ®éng


Iii. hiÖu øng tèc ®é gia t¶i

3.1 Çc m« h×nh ®· cã vÒ hiÖu øng tèc ®é gia t¶i

a) M« h×nh tuyÕn tÝnh

Víi m« h×nh nµy søc kh¸ng c¾t ®éng ®îc xem lµ bao gåm hai thµnh phÇn ®îc thÓ hiÖn

qua c«ng thøc cña (Smith, 1960) nh sau:

Rt = Rs + RsJsv (1)

trong ®ã: Rt : søc kh¸ng ®éng

Rs : søc kh¸ng tÜnh

RsJsv : søc c¶n nhít

v : tèc ®é c¾t

Js : hÖ sè c¶n nhít cña ®Êt

Trong m« h×nh trªn søc c¶n nhít lµ hµm tuyÕn tÝnh víi tèc ®é c¾t. M« h×nh mµy ®· ®îc

Middendorp (1993) dïng ®Ó ph©n tÝch kÕt qu¶ thÝ nghiÖm tÜnh ®éng trong ph¬ng ph¸p ®iÓm

kh«ng t¶i.

b) M« h×nh phi tuyÕn

NhiÒu nghiªn cøu tiÕp theo (Gibson & Coil, 1968; Heerma, 1979; Dayal vµ Allen, 1975;

Briaud and Garland, 1985; Biscontin & Pestana, 2001) cho thÊy m« h×nh phi tuyÕn phï hîp

h¬n cho hiÖu øng tèc ®é gia t¶i. NhiÒu d¹ng hµm ®· ®îc kiÕn nghÞ ®Ó m« pháng søc kh¸ng

®éng. Çc hµm nµy kh«ng kh¸c nhau nhiÒu vµ Randolph & Deeks (1992) ®· ®a ra d¹ng tiÖn

¸p dông nh sau:

])(1[ o

sdv

v (2)

trong ®ã: d : søc kh¸ng c¾t ®éng

s : søc kh¸ng c¾t tÜnh

: hÖ sè thay ®æi theo lo¹i ®Êt

: hÖ sè c¶n nhít lÊy b»ng 0.2

: vËn tèc c¾t ®éng

vo : vËn tèc tham chiÕu ®îc

lÊy lµ 1m/s

3.2 M« h×nh Randolph & Deeks (1992)

M« h×nh phi tuyÕn (ph¬ng tr×nh 2) ®îc ¸p dông ®Ó x¸c ®Þnh søc kh¸ng tÜnh tõ søc kh¸ng

®éng ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm ®éng, søc kh¸ng tÜnh nµy gäi lµ søc kh¸ng tÜnh tÝnh to¸n. Søc

kh¸ng tÜnh tÝnh to¸n trªn ®îc so s¸nh víi søc kh¸ng tÜnh ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm ®Ó ®¸nh gi¸

m« h×nh. Søc kh¸ng tÜnh ®o lµ søc kh¸ng thu ®îc tõ thÝ nghiÖm nÐn cäc víi tèc ®é chËm

v=0.01mm/s vµ thÝ nghiÖm gia t¶i tõng cÊp.

Khi ¸p dông m« h×nh cña Randolph & Deeks cho çc thÝ nghiÖm, kÕt qu¶ cho thÊy:

- M« h×nh nµy cho kÕt qu¶ søc chÞu t¶i tÜnh nhá h¬n nhiÒu søc chÞu t¶i tÜnh thùc tÕ cña cäc

khi cäc cßn cha ®¹t ®Õn søc chÞu t¶i cùc h¹n (H×nh 1), sù sai kh¸c nµy cã thÓ ®Õn 40%.

- HÖ sè c¶n nhít thay ®æi kh¸ nh¹y khi tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt thay ®æi, kh«ng nh quan ®iÓm

cña Randolph & Deeks cho r»ng cã thÓ dïng chung mét gi¸ trÞ cho ®Êt sÐt. Khi tiÕn hµnh thÝ

nghiÖm, mÆc dï gi÷a çc mÉu ®Êt 1 ®Õn 5 ®îc chÕ bÞ trong cïng mét ®iÒu kiÖn, tuy nhiªn sù

kh¸c nhau gi÷a çc mÉu lµ kh«ng thÓ tr¸nh khái, h¬n n÷a bét sÐt cña 3 mÉu ®Çu vµ 2 mÉu sau

kh«ng ®îc mua cïng mét nhµ cung cÊp. KÕt qu¶ lµ hÖ sè c¶n nhít t¬ng ®èi kh¸c nhau gi÷a

çc mÉu


H×nh 1. M« h×nh phi tuyÕn Randolph & Deeks (B4/16/CRP-125 vµ B4/17/CRP-0.01

Çc quy tr×nh thiÕt kÕ thêng x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cho phÐp cña cäc tõ tiªu chuÈn vÒ ®é lón

cho phÐp. Do vËy, khi x¸c ®Þnh ®êng quan hÖ t¶i träng - ®é lón cho mét cäc, ngêi thiÕt kÕ

thêng quan t©m ®Õn vïng lµm viÖc tríc khi cäc ®¹t ®îc ®é lón tíi h¹n.

M« h×nh tÝnh to¸n cña Randolph & Deeks cha ®¸p øng ®îc yªu cÇu nµy do m« h×nh dù

®o¸n søc chÞu t¶i cña cäc nhá h¬n søc chÞu t¶i thùc tÕ cña cäc.

3.3 M« h×nh thay ®æi hÖ sè c¶n nhít

Tõ ph©n tÝch çc h¹n chÕ cña m« h×nh Randolph & Deeks ë trªn cho thÊy søc c¶n nhít cña

®Êt kh«ng chØ phñ thuéc vµo tèc ®é c¾t mµ cßn phô thuéc vµo çc giai ®o¹n lµm viÖc cña ®Êt

nÒn trong qu¸ tr×nh c¾t. Søc c¶n nhít t¨ng dÇn theo søc kh¸ng c¾t vµ ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt khi

lùc c¾t ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt – khi lùc c¾t ®¹t ®Õn gi¸ trÞ tíi h¹n.

Tõ ®ã m« h×nh míi sau ®îc ®Ò xuÊt ®Ó x¸c ®Þnh søc kh¸ng tÜnh cña cäc tõ thÝ nghiÖm tÜnh

®éng. Víi m« h×nh nµy th× hÖ sè c¶n nhít kh«ng cè ®Þnh mµ t¨ng dÇn cïng víi sù thay ®æi cña

søc kh¸ng c¾t.

(max)

1

d

dd d

s s

v

v

(3)

Trong ®ã:

d : søc kh¸ng c¾t ®éng


vd : tèc ®é c¾t ®éng

vs : tèc ®é c¾t cho søc kh¸ng c¾t tÜnh, lÊy b»ng 0.01mm/s

: lÊy b»ng 0.2



d(max) : søc kh¸ng c¾t ®éng cùc ®¹i

Theo m« h×nh trªn th× hÖ sè c¶n nhít ë sè mò kh«ng cè ®Þnh mµ biÕn ®æi dÇn theo søc

kh¸ng c¾t ®éng, d. HÖ sè c¶n nhít b»ng 0 khi d b»ng kh«ng sau ®ã t¨ng dÇn khi d t¨ng lªn vµ

b»ng 0.2 khi d ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i.

¸p dông m« h×nh trªn ®Ó x¸c ®Þnh søc kh¸ng tÜnh tõ thÝ nghiÖm ®éng cho thÊy ®êng cong

quan hÖ søc kh¸ng tÜnh - ®é lón theo ph©n tÝch phï hîp víi ®êng cong søc kh¸ng tÜnh-®é lón

®o ®îc tõ thÝ nghiÖm trong c¶ qu¸ tr×nh gia t¶i cña cäc.

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

T¶i träng (kN)

§é

ló

n (

mm

)

Søc kh¸ng ®éng

Søc kh¸ng tÜnh ®o tõthÝ nghiÖm

Søc kh¸ng tÜnh tÝnh tõsøc kh¸ng ®éng theom« h×nh Randolph &Deeks


H×nh 2. M« h×nh phi tuyÕn míi ¸p dông

cho thÝ nghiÖm (B4/16/CRP-125 vµ B4/17/CRP-0.01)

3.4 HÖ sè

Qua kh¶o s¸t kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho thÊy r»ng hÖ sè thay ®æi khi tÝnh chÊt c¬ lý thay ®æi.

MÆc dï trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm 5 mÉu ®Êt ®îc chÕ t¹o t¬ng tù nhau, nhng sù kh¸c

nhau gi÷a çc mÉu nµy lµ kh«ng tr¸nh khái. H¬n n÷a, çc thµnh phÇn chÕ bÞ 5 mÉu kh«ng

®îc mua tõ mét n¬i cung cÊp. KÕt qu¶ lµ hÖ sè cho çc thÝ nghiÖm trong mét mÉu lµ gièng

nhau nhng cã sù kh¸c nhau gi÷a çc mÉu. MÉu thø nhÊt do thùc hiÖn ®îc Ýt thÝ nghiÖm, nªn

kh«ng dïng kÕt qu¶ ®Ó x¸c ®Þnh trÞ sè . ViÖc x¸c ®Þnh trÞ sè cho çc mÉu ®îc tiÕn hµnh

nh sau: i) x¸c ®Þnh d(max) cña thÝ nghiÖm ®éng vµ tèc ®é c¾t t¬ng øng; ii) x¸c ®Þnh søc kh¸ng

c¾t tÜnh cña thÝ nghiÖm tÜnh gÇn s¸t thÝ nghiÖm ®éng (nh ®· ®Ò cËp ë trªn, do hiÖn tîng cè

kÕt trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm, nªn çc thÝ nghiÖm tÜnh kh¸c nhau, cäc còng cã søc kh¸ng ma

s¸t kh¸c nhau, do vËy víi mét thÝ nghiÖm ®éng, thÝ nghiÖm tÜnh gÇn nã nhÊt ®îc dïng ®Ó so

s¸nh); iii) dïng tËp hîp tÊt c¶ çc kÕt qu¶ cña mét mÉu ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ lµ gi¸ trÞ cho hµm

(dmax/smax)-1=(vd/vs)0.2 phï hîp víi kÕt qu¶ thÝ nghiÖm (vs lµ vËn tèc c¾t ®ñ chËm ®îc cho lµ

c¾t tÜnh, ë ®©y kiÕn nghÞ lÊy b»ng 0.01mm/s).

KÕt qu¶ x¸c ®Þnh trÞ sè cña çc mÉu ®îc thÓ hiÖn trªn H×nh 3 ®Õn H×nh 6.

H×nh cho çc thÝ nghiÖm ®éng

cña mÉu thø 2)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

T¶i träng (kN)

§é

ló

n (

mm

)

Søc kh¸ng ®éng


Søc kh¸ng tÜnh tÝnhto¸n theo m« h×nh hÖsè c¶n nhít thay ®æi

HÖ sè c¶n

nhít cña mÉu

4 : = 0.115


H×nh 4. TrÞ sè cho çc thÝ nghiÖm ®éng

cña mÉu thø 3


cña mÉu thø 4


cña mÉu thø 5

KÕt qu¶ cña tÊt c¶ 5 mÉu ®îc thÓ hiÖn trªn H×nh 7. Trªn h×nh vÏ, sè hiÖu çc mÉu lµ ch÷

M, vµ ¸p lùc cè kÕt 3 trôc ®îc ghi ngay bªn c¹nh. VÝ dô M-4 (400kPa) lµ mÉu sè 4 vµ ¸p lùc cè

kÕt 3 trôc khi thùc hiÖn thÝ nghiÖm lµ 400kPa. Gi¸ trÞ a trung b×nh cho tÊt c¶ çc mÉu lµ 0.12.

Gi¸ trÞ nhá nhÊt vµ lín nhÊt cña cho tÊt c¶ çc thÝ nghiÖm lµ = 0.068 vµ = 0.16.



cña tÊt c¶ çc mÉu

IV. øng dông ph¬ng tr×nh kiÕn nghÞ cho thÝ nghiÖm hiÖn trêng

Brown (2004) tiÕn hµnh thÝ nghiÖm tÜnh ®éng (thÝ nghiÖm Statnamic) sau ®ã tiÕn hµnh thÝ

nghiÖm nÐn tÜnh, bao gåm c¶ thÝ nghiÖm gia t¶i tõng cÊp (MLT), thÝ nghiÖm nÐn cäc chËm víi

tèc ®é kh«ng ®æi (CRP) cho cäc ®æ t¹i chç cã ®êng kÝnh cäc D = 600mm, chiÒu dµi l = 12m. Cäc

®îc h¹ trong nÒn ®Êt sÐt cã çc chØ tiªu c¬ lý chñ yÕu nh sau: giíi h¹n ch¶y wL=20-36%, giíi

h¹n dÎo wP=12-18%, chØ sè SPT trung b×nh kho¶ng 25. Qua thÝ nghiÖm c¾t nhanh víi çc tèc

®é kh¸c nhau cho thÊy tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt t¹i hiÖn trêng vÞ trÝ h¹ cäc t¬ng ®¬ng víi ®Êt

chÕ bÞ trong phßng thÝ nghiÖm.

NÕu ¸p dông m« h×nh míi ®îc kiÕn nghÞ ë trªn víi çc hÖ sè kh¸c nhau thu ®îc tõ thÝ

nghiÖm trong phßng ë trªn ( = 0.068; 0.085; 0.12; 0.16), kÕt qu¶ ®îc thÓ hiÖn trªn H×nh 8.

H×nh 8. ¸p dông m« h×nh míi cho

thÝ nghiÖm hiÖn trêng.

Ngoµi m« h×nh míi, kÕt qu¶ ph©n tÝch tõ çc m« h×nh cò nh m« h×nh cña Randolph &

Deeks (m« h×nh søc c¶n nhít phi tuyÕn víi çc hÖ sè søc c¶n nhít kh«ng ®æi) vµ m« h×nh ®iÓm

kh«ng t¶i (m« h×nh søc c¶n nhít thay ®æi tuyÕn tÝnh víi vËn tèc c¾t) (Middendorp, 1993) còng

®îc thÓ hiÖn trong H×nh 8 ®Ó so s¸nh ®èi chiÕu.

So s¸nh kÕt qu¶ cho thÊy m« h×nh míi cho ®êng cong t¶i träng - ®é lón phï hîp nhÊt víi

®êng cong t¶i träng - ®é lón ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm nÐn tÜnh cäc. Víi m« h×nh søc c¶n nhít

thay ®æi tuyÕn tÝnh theo vËn tèc (ph¬ng ph¸p ®iÓm kh«ng t¶i) cã sai sè lín khi vËn tèc c¾t

t¨ng lªn, dÉn ®Õn ®êng cong t¶i träng - ®é lón tÝnh to¸n çch xa ®êng cong t¶i träng - ®é lón

tõ thÝ nghiÖm vµ sai sè cã thÓ ®Õn 40%. Víi m« h×nh Randolph & Deeks ®êng cong t¶i träng -

®é lón sai kh¸c nhiÒu víi ®êng thÝ nghiÖm trong giai ®o¹n t¶i träng t¸c dông nhá h¬n t¶i

träng cùc h¹n cña cäc

V. kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 T¶i träng(kN)

§é

ló

n (

mm

)

KÕt qu¶ tõ Statnamic

ThÝ nghiÖm

nÐn tÜnh víi

vËn tèc kh«ng

®æi

ThÝ nghiÖm gia

tÜnh t¶i tõng cÊp

§êng t¶i träng ®é lón theo m« h×nh míi

víi çc hÖ sè = 0.068; 0.085; 0.12; 0.16

Ph©n tÝch theo

'§iÓm kh«ng t¶i'Ph©n tÝch theo

Randolph & Deeks


Qua ph©n tÝch ë trªn cho thÊy r»ng thÝ nghiÖm tÜnh ®éng (St©tnmic) cã thÓ øng dông ®Ó x¸c

®Þnh ®êng cong t¶i träng - ®é lón cña cäc tuy nhiªn cÇn ¸p dông m« h×nh ph©n tÝch sè liÖu

hîp lý. M« h×nh phi tuyÕn míi (ph¬ng tr×nh 3) tÝnh ®Õn søc c¶n nhít kh«ng chØ phô thuéc vµo

tèc ®é c¾t mµ cßn phô thuéc vµo çc giai ®o¹n lµm viÖc cña ®Êt, cho kÕt qu¶ tÝnh to¸n phï hîp

víi kÕt qu¶ ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm. Tuy nhiªn, khi ¸p dông trong thùc tÕ cÇn ph¶i x¸c ®Þnh hÖ

sè c¶n nhít cho ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt t¹i vÞ trÝ x©y dùng. ë ®©y t¸c gi¶ kiÕn nghÞ mét sè gi¶i

ph¸p ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n nhít i) tiÕn hµnh thÝ nghiÖm trong phßng qua viÖc c¾t ®Êt víi çc

tèc ®é kh¸c nhau; ii) chÕ t¹o thiÕt bÞ xuyªn t¹i hiÖn trêng ®Ó cã thÓ xuyªn víi çc tèc ®é kh¸c

nhau; iii) x©y dùng d÷ liÖu theo thêi gian qua çc c«ng tr×nh ®Ó cã ®îc çc gi¸ trÞ cã thÓ cña ,

sau ®ã cã thÓ liªn hÖ víi çc tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt.

tµi liÖu Tham kh¶o

BISCONTIN, G. & PESTANA, J.M. (2001). Influence of Peripheral Velocity on Vane

Shear Strength of an Artificial Clay. ASCE. Geotechnical Testing Journal, Vol. 24, No.

4, pp. 423-429.

BRIAUD, J.L. & GARLAND, E. (1985). Loading rate method for pile response in clay.

ASCE. Journal of Geotechnical Engineering, Vol 111, No. 3, pp. 319-335.

BROWN, M.J. (2004). The rapid load testing of piles in fine grained soils. PhD

Thesis, University of Sheffield, UK.

DAYAL, U. & ALLEN, J.H. (1975). The effect of penetration rate on the strength of

remoulded clay and sand samples. Canadian Geotechnical Journal, Vol. 12, pp. 336-348.

GIBSON, G.C. & COYLE, H.M. (1968). Soil damping constants related to common

soil properties in sands and clays. Research Report No. 125-1, Texas Transportation

Institute, Texas A&M University.

HEEREMA, G.A., (1979). Relationship between wall friction, displacement velocity

and horizontal stress in clay and in sand, for pile driveability analysis. Ground

Engineering Journal, pp. 55-65.

LITKOUHI, S. & POSKITT, T.J. (1980). Damping constants for pile driveability

calculations. Geotechnique, Vol. 30, No. 1. pp. 77-86.

MIDDENDORP, P., GINNEKEN, G.J.J. van & FOEKEN, R.J. van. (2000). The

advantages and disadvantages of dynamic load testing and Statnamic load testing. In

S. Niyama & J. Beim (eds), Proc. 6th, Int. Conf. on the Application of Stress Wave

Theory to Piles, Sao Paulo, Brazil, pp. 625-632.

MIDDENDORP, P. (1993). First experiences with Statnamic load testing of

foundation piles in Europe. In W.F. van Impe (ed), Proc. 2 nd, Int. Geotechnical

Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles, Ghent, Belgium. pp. 265 -

272.

NGUYEN, D.H., (2005). Statnamic testing of Piles in Clay. PhD Thesis. The

University of Sheffield. UK.

NGUYEN, D.H., ANDERSON, W.F. & HYDE, A.F.L. (2006). Interpretat ion of

Statnamic load tests on piles in clay. Proceedings of the the sixth International

conference on Physical Modelling in Geotechnics. Hong Kong. Vol. 2. pp, 965 -970.

NGUYEN, D.H., ANDERSON, W.F. & HYDE, A.F.L. (2006). A new analysis of

data from statnamic tests on piles in clay. Proceedings of the tenth International

conference on Piling and Deep Foundation, Amsterdam, May 31-June 2, 2006.

NguyÔn ®øc H¹nh, lª thÞ hång v©n. (2006).M« h×nh vËt lý trong §Þa Kü ThuËt. T¹p


chÝ §Þa Kü ThuËt. Sè.4. Trang 18-26.

Randolph, M.F & Deeks, A.J. (1992). Dynamic and static soil model for axial pile

response. Application of Stress Wave Theory to Piles. Proc. 4th Int. Conf. on the

Application of Stress Wave Theory to Piles, The Hague, The Netherlands, pp. 3-14.

SMITH., E.A.L. (1960). Pile Driving Analysis by the Wave Equation. Journal of Soil

Mechanics and Foundations. ASCE. Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 86. No.

4. pp. 35-61.

Søc chÞu t¶i cña cäc tõ thÝ nghiÖm trong phßng

NguyÔn §øc H¹nh*

Pile bearing capacity from Pile load tests on an instrumented

model pile in the laboratory

Abstract: A series of pile load tests were carried out on an

instrumented model pile installed in a clay bed prepared in a

calibration chamber under two stages of consolidation - one

dimensional and triaxial consolidation. The load tests consisted

different patterns, maintained loads, statnamic pulses, and constant

rate of penetration at different rates. The bahaviours of the pile

under these tests were analysed and a new model to obtain the

equivalent static load-settlement curve from that of a statnamic load

test was proposed. This model was then calibrated by full scale field

pile load tests.

I. Më ®Çu

Mét sè lîng lín thÝ nghiÖm cäc víi c¸c

d¹ng t¶i kh¸c nhau (thÝ nghiÖm tÜnh gia

t¶i tõng cÊp; thÝ nghiÖm tÜnh nÐn víi tèc

®é kh«ng ®æi; thÝ nghiÖm nÐn nhanh tèc ®é

cao lªn ®Õn 500mm/s; thÝ nghiÖm tÜnh

®éng) ®· ®îc thùc hiÖn ®èi víi cäc m«

h×nh cã ®êng kÝnh 70mm, dµi 1000mm.

Cäc ®îc chÕ t¹o cho phÐp ®o ®îc søc

kh¸ng mòi vµ søc kh¸ng ma s¸t ®éc lËp.

Tuy nhiªn hép t¶i chØ ®o lùc ma s¸t trªn

mét chiÒu dµi lµ 302mm, trong lóc tæng

chiÒu dµi cäc lµ 1000mm. Tæng lùc ma s¸t

cã thÓ tÝnh gi¸n tiÕp lµ hiÖu cña tæng lùc

t¸c dông ®îc ®o b»ng hép t¶i ®Æt ®Çu cäc

vµ lùc kh¸ng mòi. Hai thiÕt bÞ ®o ¸p lùc

níc lç rçng ®îc g¾n bªn thµnh cäc vµ t¹i

mòi cäc cho phÐp ®o ¸p lùc níc lç rçng

trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm. Cäc ®îc h¹

vµo mÉu ®Êt sÐt cã chiÒu cao cuèi cïng

kho¶ng 1000mm, ®êng kÝnh 780mm ®îc

cè kÕt qua hai giai ®o¹n (mét chiÒu vµ 3

trôc) tõ v÷a sÐt cã chiÒu cao ban ®Çu lµ

1780mm. Chi tiÕt thiÕt bÞ thÝ nghiÖm vµ

c¸ch thøc tiÕn hµnh ®· ®îc tr×nh bµy

trong bµi ‘M« h×nh VËt Lý trong §Þa Kü

ThuËt’ (NguyÔn §øc H¹nh, Lª ThÞ Hång

V©n, 2006). Bµi b¸o nµy sÏ ph©n tÝch hiÖu

* Trêng §¹i häc Giao Th«ng VËn T¶i Hµ Néi

CÇu GiÊy – Hµ Néi

Tel: 04-7841716


øng tèc ®é gia t¶i tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm.

Cßn mét sè hiÖn tîng sau sÏ ®îc tr×nh

bµy trong çc bµi tiÕp theo:

- Sù thay ®æi ¸p lùc níc lç rçng xung

quanh cäc;

- Søc kh¸ng ma s¸t gi¶m tõ gi¸ trÞ ®Ønh

xuèng gi¸ trÞ søc kh¸ng bÒn l©u khi ®é

lón cäc t¨ng lªn;

- Ph©n tÝch vµ ®a ra m« h×nh tÝnh ®é

lón cña cäc t¹i ®ã søc kh¸ng ma s¸t vµ søc

kh¸ng mòi ®îc huy ®éng tèi ®a.

Ii. Çc thÝ nghiÖm cäc

Qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm ®îc thùc hiÖn

víi 5 mÉu ®Êt. Víi mçi mÉu, çc bíc tiÕn

hµnh t¬ng tù nh nhau:

i) Trén v÷a sÐt ®ñ cho mÉu cã chiÒu cao

ban ®Çu lµ 1780mm, ®êng kÝnh 780mm;

ii) Cè kÕt mét chiÒu mÉu ®Õn chiÒu cao

kho¶ng 1100mm;

iii) ChuyÓn sang cè kÕt 3 chiÒu, tríc

khi tiÕn hµnh cè kÕt, cäc ®îc h¹ vµo

mÉu ®Êt;

iv) Cè kÕt mÉu díi ¸p lùc 3 chiÒu;

v) TiÕn hµnh çc thÝ nghiÖm víi cäc,

trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm vÉn duy tr× ¸p

lùc cè kÕt, ®é lón cña cäc ë mçi thÝ nghiÖm

kho¶ng 7mm b»ng 1/10 ®êng kÝnh cäc.

Sau mçi thÝ nghiÖm, cho cäc nghØ kho¶ng

24h tríc khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm tiÕp

theo. Sè thÝ nghiÖm thùc hiÖn cho mÉu 1

®Õn mÉu 5 t¬ng øng lµ 12, 20, 23, 29, 36.

ThÝ nghiÖm dõng khi mòi cäc çch ®¸y

mÉu kho¶ng 140mm (b»ng hai lÇn ®êng

kÝnh cäc) lµ kho¶ng çch cÇn thiÕt nh»m

gi¶m thiÓu hiÖu øng biªn tríc mòi cäc.

vi) Dì mÉu vµ tiÕn hµnh x¸c ®Þnh ®é Èm

vµ søc chèng c¾t cña ®Êt t¹i çc vÞ kh¸c

nhau trong mÉu.

Víi mçi mÉu, cã 4 lo¹i thÝ nghiÖm ®îc

thùc hiÖn ®èi víi cäc:

i) ThÝ nghiÖm nÐn cäc víi tèc ®é kh«ng

®æi v=0.01mm/s. Tèc ®é nµy lµ ®ñ chËm

®Ó cã thÓ xem søc kh¸ng cña cäc thu ®îc

tõ thÝ nghiÖm nµy lµ søc kh¸ng tÜnh. Søc

chÞu t¶i nµy ®îc dïng ®Ó so s¸nh víi søc

chÞu t¶i ®éng trong çc thÝ nghiÖm tiÕp

theo. Do ®Êt xung quanh cäc cè kÕt côc bé

díi t¸c dông cña t¶i träng t¸c dông lªn

cäc, kÕt qu¶ lµ søc chÞu t¶i cña thÝ nghiÖm

sau t¨ng nhÑ so víi thÝ nghiÖm tríc. V× lý

do nµy, sau mét sè thÝ nghiÖm ®éng, thÝ

nghiÖm tÜnh l¹i ®îc lÆp l¹i vµ thÝ nghiÖm

®éng ®îc so s¸nh víi kÕt qu¶ cña thÝ

nghiÖm tÜnh gÇn nhÊt.

ii) ThÝ nghiÖm nÐn cäc víi tèc ®é kh«ng

®æi theo çc gi¸ trÞ vËn tèc (v) lín,

v=10mm/s; 20mm/s; 50mm/s; 100mm/s;

150mm/s; 200mm/s; 250mm/s; 300mm/s;

400mm/s; 500mm/s. Víi çc thÝ nghiÖm

nµy cäc ®îc Ên vµo ®Êt víi tèc ®é cao. Søc

chÞu t¶i cña cäc tõ çc thÝ nghiÖm nµy

®îc so s¸nh víi søc chÞu t¶i tõ thÝ

nghiÖm tÜnh ®Ó nghiªn cøu hiÖu øng tèc ®é

gia t¶i.

iii) ThÝ nghiÖm tÜnh ®éng víi çc xung

lùc kh¸c nhau. T¶i träng t¸c dông lªn ®Çu

cäc trong thÝ nghiÖm tÜnh ®éng t¹i hiÖn

trêng lµ mét xung lùc, gi¸ trÞ lùc cã d¹ng

nöa trªn cña ®å thÞ h×nh sin. Lùc t¸c dông

t¨ng dÇn tõ 0 ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt sau ®ã

gi¶m dÇn vÒ 0 trong mét kho¶ng thêi gian

kho¶ng 160-200ms. Trong phßng thÝ

nghiÖm, d¹ng thøc t¶i träng nµy ®îc m«

pháng vµ t¸c dông vµo ®Çu cäc ®Ó xem xÐt

øng xö cña cäc díi t¸c dông cña t¶i träng

trong thÝ nghiÖm tÜnh ®éng.

iv) ThÝ nghiÖm nÐn tÜnh gia t¶i tõng

cÊp: ThÝ nghiÖm nÐn gia t¶i tõng cÊp ®îc

thùc hiÖn cuèi cïng cho mçi mÉu v× hai lý

do: 1/ Víi çc thÝ nghiÖm cuèi, mòi cäc tiÕn

gÇn s¸t ®Õn ®¸y mÉu do ®ã hiÖu øng biªn


t¨ng lªn. HiÖu øng biªn trong c¸c thÝ

nghiÖm ®éng lín h¬n nhiÒu so víi thÝ

nghiÖm tÜnh, do vËy thÝ nghiÖm g©y ra Ýt

hiÖu øng biªn nhÊt ®îc thùc hiÖn cuèi

cïng. 2/ Khi chuyÓn sang thÝ nghiÖm gia

t¶i tõng cÊp ph¶i thay hÖ thèng gia t¶i t¸c

dông lªn ®Çu cäc. ViÖc bè trÝ thÝ nghiÖm

nµy cuèi cïng, viÖc thay thÕ hÖ thèng gia

t¶i chØ ph¶i thùc hiÖn mét lÇn. KÕt qu¶ thÝ

nghiÖm nµy ®îc kÕt hîp víi kÕt qu¶ cña

thÝ nghiÖm nÐn víi v=0.01mm/s ®Ó ®Þnh ra

søc kh¸ng tÜnh cho cäc.

B¶ng 1 lµ mét vÝ dô vÒ thø tù thÝ

nghiÖm cho mét mÉu (mÉu sè 3), vµ d¹ng

thøc ®ã ®îc ¸p dông cho c¶ 5 mÉu, trong

®ã CRP lµ ký hiÖu cho lo¹i thÝ nghiÖm nÐn

cäc víi tèc ®é kh«ng ®æi, STN cho thÝ

nghiÖm tÜnh ®éng vµ MLT cho thÝ nghiÖm

gia t¶i tõng cÊp.

B¶ng 1. C¸c thÝ nghiÖm søc chÞu t¶i cña cäc cho mÉu thø 3


Sè hiÖu Ký hiÖu Lo¹i ¸p lùc VËn tèc cäc víi Ngµy thÝ

thÝ thÝ nghiÖm cè kÕt thÝ nghiÖm xuyªn cäc T¶i lín Thêi gian mghiÖm

nghiÖm 3 trôc (kPa) tèc ®é kh«ng ®æi (mm/s) nhÊt (kN) (ms)

1 B4/1/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-18/11/04

2 B4/2/CRP-100 CRP 280 100 3h-19/11/04

3 B4/3/CRP-150 CRP 280 150 3h-22/11/04

4 B4/4/CRP-200 CRP 280 200 2h-23/11/04

5 B4/5/CRP-0.01 CRP 280 0.01 1h-24/11/04

6 B4/6/STN-30 STN 280 30 200 3h-25/11/04

7 B4/7/STN-30 STN 280 30 200 10h-26/11/04

8 B4/8/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-26/11/04

9 B4/9/CRP-300 CRP 280 300 1h-29/11/04

10 B4/10/CRP-0.01 CRP 280 0.01 10h-30/11/04

11 B4/11/STN-35 STN 280 35 200 3h-30/11/04

12 B4/12/CRP-400 CRP 280 400 11h-1/12/04

13 B4/13/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-2/12/04

14 B4/14/CRP-50 CRP 280 50 2h-3/12/04

15 B4/15/CRP-25 CRP 280 25 12h-6/12/04

16 B4/16/CRP-125 CRP 280 125 10h-7/12/04

17 B4/17/CRP-0.01 CRP 280 0.01 3h-7/12/04

18 B4/18/CRP-100 CRP 400 100 10h-10/12/04

19 B4/19/CRP-0.01 CRP 400 0.01 3h-10/12/04

20 B4/20/CRP-150 CRP 400 150 10h-13/12/04

21 B4/21/STN-35 STN 400 35 200 2h-13/12/04

22 B4/22/CRP-0.01 CRP 400 0.01 3h-14/12/04

23 B4/23/STN-38 STN 400 38 200 11h-14/12/04

24 B4/24/STN-40 STN 400 40 200 10h-15/12/04

25 B4/25/CRP-75 CRP 400 75 12h-16/12/04

26 B4/26/CRP-50 CRP 400 50 3h-16/12/04

27 B4/27/CRP-0.01 CRP 400 0.01 10h-17/12/04

28 B4/28/CRP-25 CRP 400 25 3h-17/12/04

29 B4/29/STN-28 STN 400 38 400 12h-20/12/04

ThÝ nghiÖm tÜnh ®éng


Iii. hiÖu øng tèc ®é gia t¶i

3.1 Çc m« h×nh ®· cã vÒ hiÖu øng tèc ®é gia t¶i

a) M« h×nh tuyÕn tÝnh

Víi m« h×nh nµy søc kh¸ng c¾t ®éng ®îc xem lµ bao gåm hai thµnh phÇn ®îc thÓ hiÖn

qua c«ng thøc cña (Smith, 1960) nh sau:

Rt = Rs + RsJsv (1)

trong ®ã: Rt : søc kh¸ng ®éng

Rs : søc kh¸ng tÜnh

RsJsv : søc c¶n nhít

v : tèc ®é c¾t

Js : hÖ sè c¶n nhít cña ®Êt

Trong m« h×nh trªn søc c¶n nhít lµ hµm tuyÕn tÝnh víi tèc ®é c¾t. M« h×nh mµy ®· ®îc

Middendorp (1993) dïng ®Ó ph©n tÝch kÕt qu¶ thÝ nghiÖm tÜnh ®éng trong ph¬ng ph¸p ®iÓm

kh«ng t¶i.

b) M« h×nh phi tuyÕn

NhiÒu nghiªn cøu tiÕp theo (Gibson & Coil, 1968; Heerma, 1979; Dayal vµ Allen, 1975;

Briaud and Garland, 1985; Biscontin & Pestana, 2001) cho thÊy m« h×nh phi tuyÕn phï hîp

h¬n cho hiÖu øng tèc ®é gia t¶i. NhiÒu d¹ng hµm ®· ®îc kiÕn nghÞ ®Ó m« pháng søc kh¸ng

®éng. Çc hµm nµy kh«ng kh¸c nhau nhiÒu vµ Randolph & Deeks (1992) ®· ®a ra d¹ng tiÖn

¸p dông nh sau:

])(1[ o

sdv

v (2)

trong ®ã: d : søc kh¸ng c¾t ®éng



: hÖ sè c¶n nhít lÊy b»ng 0.2

: vËn tèc c¾t ®éng

vo : vËn tèc tham chiÕu ®îc

lÊy lµ 1m/s

3.2 M« h×nh Randolph & Deeks (1992)

M« h×nh phi tuyÕn (ph¬ng tr×nh 2) ®îc ¸p dông ®Ó x¸c ®Þnh søc kh¸ng tÜnh tõ søc kh¸ng

®éng ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm ®éng, søc kh¸ng tÜnh nµy gäi lµ søc kh¸ng tÜnh tÝnh to¸n. Søc

kh¸ng tÜnh tÝnh to¸n trªn ®îc so s¸nh víi søc kh¸ng tÜnh ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm ®Ó ®¸nh gi¸

m« h×nh. Søc kh¸ng tÜnh ®o lµ søc kh¸ng thu ®îc tõ thÝ nghiÖm nÐn cäc víi tèc ®é chËm

v=0.01mm/s vµ thÝ nghiÖm gia t¶i tõng cÊp.

Khi ¸p dông m« h×nh cña Randolph & Deeks cho çc thÝ nghiÖm, kÕt qu¶ cho thÊy:

- M« h×nh nµy cho kÕt qu¶ søc chÞu t¶i tÜnh nhá h¬n nhiÒu søc chÞu t¶i tÜnh thùc tÕ cña cäc

khi cäc cßn cha ®¹t ®Õn søc chÞu t¶i cùc h¹n (H×nh 1), sù sai kh¸c nµy cã thÓ ®Õn 40%.

- HÖ sè c¶n nhít thay ®æi kh¸ nh¹y khi tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt thay ®æi, kh«ng nh quan ®iÓm

cña Randolph & Deeks cho r»ng cã thÓ dïng chung mét gi¸ trÞ cho ®Êt sÐt. Khi tiÕn hµnh thÝ

nghiÖm, mÆc dï gi÷a çc mÉu ®Êt 1 ®Õn 5 ®îc chÕ bÞ trong cïng mét ®iÒu kiÖn, tuy nhiªn sù

kh¸c nhau gi÷a çc mÉu lµ kh«ng thÓ tr¸nh khái, h¬n n÷a bét sÐt cña 3 mÉu ®Çu vµ 2 mÉu sau

kh«ng ®îc mua cïng mét nhµ cung cÊp. KÕt qu¶ lµ hÖ sè c¶n nhít t¬ng ®èi kh¸c nhau gi÷a


çc mÉu

H×nh 1. M« h×nh phi tuyÕn Randolph & Deeks (B4/16/CRP-125 vµ B4/17/CRP-0.01

Çc quy tr×nh thiÕt kÕ thêng x¸c ®Þnh søc chÞu t¶i cho phÐp cña cäc tõ tiªu chuÈn vÒ ®é lón

cho phÐp. Do vËy, khi x¸c ®Þnh ®êng quan hÖ t¶i träng - ®é lón cho mét cäc, ngêi thiÕt kÕ

thêng quan t©m ®Õn vïng lµm viÖc tríc khi cäc ®¹t ®îc ®é lón tíi h¹n.

M« h×nh tÝnh to¸n cña Randolph & Deeks cha ®¸p øng ®îc yªu cÇu nµy do m« h×nh dù

®o¸n søc chÞu t¶i cña cäc nhá h¬n søc chÞu t¶i thùc tÕ cña cäc.

3.3 M« h×nh thay ®æi hÖ sè c¶n nhít

Tõ ph©n tÝch çc h¹n chÕ cña m« h×nh Randolph & Deeks ë trªn cho thÊy søc c¶n nhít cña

®Êt kh«ng chØ phñ thuéc vµo tèc ®é c¾t mµ cßn phô thuéc vµo çc giai ®o¹n lµm viÖc cña ®Êt

nÒn trong qu¸ tr×nh c¾t. Søc c¶n nhít t¨ng dÇn theo søc kh¸ng c¾t vµ ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt khi

lùc c¾t ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt – khi lùc c¾t ®¹t ®Õn gi¸ trÞ tíi h¹n.

Tõ ®ã m« h×nh míi sau ®îc ®Ò xuÊt ®Ó x¸c ®Þnh søc kh¸ng tÜnh cña cäc tõ thÝ nghiÖm tÜnh

®éng. Víi m« h×nh nµy th× hÖ sè c¶n nhít kh«ng cè ®Þnh mµ t¨ng dÇn cïng víi sù thay ®æi cña

søc kh¸ng c¾t.

(max)

1

d

dd d

s s

v

v

(3)

Trong ®ã:



vd : tèc ®é c¾t ®éng

vs : tèc ®é c¾t cho søc kh¸ng c¾t tÜnh, lÊy b»ng 0.01mm/s

: lÊy b»ng 0.2



d(max) : søc kh¸ng c¾t ®éng cùc ®¹i

Theo m« h×nh trªn th× hÖ sè c¶n nhít ë sè mò kh«ng cè ®Þnh mµ biÕn ®æi dÇn theo søc

kh¸ng c¾t ®éng, d. HÖ sè c¶n nhít b»ng 0 khi d b»ng kh«ng sau ®ã t¨ng dÇn khi d t¨ng lªn vµ

b»ng 0.2 khi d ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i.

¸p dông m« h×nh trªn ®Ó x¸c ®Þnh søc kh¸ng tÜnh tõ thÝ nghiÖm ®éng cho thÊy ®êng cong

quan hÖ søc kh¸ng tÜnh - ®é lón theo ph©n tÝch phï hîp víi ®êng cong søc kh¸ng tÜnh-®é lón

®o ®îc tõ thÝ nghiÖm trong c¶ qu¸ tr×nh gia t¶i cña cäc.

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

T¶i träng (kN)

§é

ló

n (

mm

)

Søc kh¸ng ®éng


Søc kh¸ng tÜnh tÝnh tõsøc kh¸ng ®éng theom« h×nh Randolph &Deeks


H×nh 2. M« h×nh phi tuyÕn míi ¸p dông

cho thÝ nghiÖm (B4/16/CRP-125 vµ B4/17/CRP-0.01)

3.4 HÖ sè

Qua kh¶o s¸t kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho thÊy r»ng hÖ sè thay ®æi khi tÝnh chÊt c¬ lý thay ®æi.

MÆc dï trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm 5 mÉu ®Êt ®îc chÕ t¹o t¬ng tù nhau, nhng sù kh¸c

nhau gi÷a çc mÉu nµy lµ kh«ng tr¸nh khái. H¬n n÷a, çc thµnh phÇn chÕ bÞ 5 mÉu kh«ng

®îc mua tõ mét n¬i cung cÊp. KÕt qu¶ lµ hÖ sè cho çc thÝ nghiÖm trong mét mÉu lµ gièng

nhau nhng cã sù kh¸c nhau gi÷a çc mÉu. MÉu thø nhÊt do thùc hiÖn ®îc Ýt thÝ nghiÖm, nªn

kh«ng dïng kÕt qu¶ ®Ó x¸c ®Þnh trÞ sè . ViÖc x¸c ®Þnh trÞ sè cho çc mÉu ®îc tiÕn hµnh

nh sau: i) x¸c ®Þnh d(max) cña thÝ nghiÖm ®éng vµ tèc ®é c¾t t¬ng øng; ii) x¸c ®Þnh søc kh¸ng

c¾t tÜnh cña thÝ nghiÖm tÜnh gÇn s¸t thÝ nghiÖm ®éng (nh ®· ®Ò cËp ë trªn, do hiÖn tîng cè

kÕt trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm, nªn çc thÝ nghiÖm tÜnh kh¸c nhau, cäc còng cã søc kh¸ng ma

s¸t kh¸c nhau, do vËy víi mét thÝ nghiÖm ®éng, thÝ nghiÖm tÜnh gÇn nã nhÊt ®îc dïng ®Ó so

s¸nh); iii) dïng tËp hîp tÊt c¶ çc kÕt qu¶ cña mét mÉu ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ lµ gi¸ trÞ cho hµm

(dmax/smax)-1=(vd/vs)0.2 phï hîp víi kÕt qu¶ thÝ nghiÖm (vs lµ vËn tèc c¾t ®ñ chËm ®îc cho lµ

c¾t tÜnh, ë ®©y kiÕn nghÞ lÊy b»ng 0.01mm/s).

KÕt qu¶ x¸c ®Þnh trÞ sè cña çc mÉu ®îc thÓ hiÖn trªn H×nh 3 ®Õn H×nh 6.

H×nh cho çc thÝ nghiÖm ®éng

cña mÉu thø 2)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0

T¶i träng (kN)§

é ló

n (

mm

)

Søc kh¸ng ®éng


Søc kh¸ng tÜnh tÝnhto¸n theo m« h×nh hÖsè c¶n nhít thay ®æi

HÖ sè c¶n

nhít cña mÉu

4 : = 0.115



cña mÉu thø 3


cña mÉu thø 4


cña mÉu thø 5

KÕt qu¶ cña tÊt c¶ 5 mÉu ®îc thÓ hiÖn trªn H×nh 7. Trªn h×nh vÏ, sè hiÖu çc mÉu lµ ch÷

M, vµ ¸p lùc cè kÕt 3 trôc ®îc ghi ngay bªn c¹nh. VÝ dô M-4 (400kPa) lµ mÉu sè 4 vµ ¸p lùc cè

kÕt 3 trôc khi thùc hiÖn thÝ nghiÖm lµ 400kPa. Gi¸ trÞ a trung b×nh cho tÊt c¶ çc mÉu lµ 0.12.

Gi¸ trÞ nhá nhÊt vµ lín nhÊt cña cho tÊt c¶ çc thÝ nghiÖm lµ = 0.068 vµ = 0.16.



cña tÊt c¶ çc mÉu

IV. øng dông ph¬ng tr×nh kiÕn nghÞ cho thÝ nghiÖm hiÖn trêng

Brown (2004) tiÕn hµnh thÝ nghiÖm tÜnh ®éng (thÝ nghiÖm Statnamic) sau ®ã tiÕn hµnh thÝ

nghiÖm nÐn tÜnh, bao gåm c¶ thÝ nghiÖm gia t¶i tõng cÊp (MLT), thÝ nghiÖm nÐn cäc chËm víi

tèc ®é kh«ng ®æi (CRP) cho cäc ®æ t¹i chç cã ®êng kÝnh cäc D = 600mm, chiÒu dµi l = 12m. Cäc

®îc h¹ trong nÒn ®Êt sÐt cã çc chØ tiªu c¬ lý chñ yÕu nh sau: giíi h¹n ch¶y wL=20-36%, giíi

h¹n dÎo wP=12-18%, chØ sè SPT trung b×nh kho¶ng 25. Qua thÝ nghiÖm c¾t nhanh víi çc tèc

®é kh¸c nhau cho thÊy tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt t¹i hiÖn trêng vÞ trÝ h¹ cäc t¬ng ®¬ng víi ®Êt

chÕ bÞ trong phßng thÝ nghiÖm.

NÕu ¸p dông m« h×nh míi ®îc kiÕn nghÞ ë trªn víi çc hÖ sè kh¸c nhau thu ®îc tõ thÝ

nghiÖm trong phßng ë trªn ( = 0.068; 0.085; 0.12; 0.16), kÕt qu¶ ®îc thÓ hiÖn trªn H×nh 8.

H×nh 8. ¸p dông m« h×nh míi cho

thÝ nghiÖm hiÖn trêng.

Ngoµi m« h×nh míi, kÕt qu¶ ph©n tÝch tõ çc m« h×nh cò nh m« h×nh cña Randolph &

Deeks (m« h×nh søc c¶n nhít phi tuyÕn víi çc hÖ sè søc c¶n nhít kh«ng ®æi) vµ m« h×nh ®iÓm

kh«ng t¶i (m« h×nh søc c¶n nhít thay ®æi tuyÕn tÝnh víi vËn tèc c¾t) (Middendorp, 1993) còng

®îc thÓ hiÖn trong H×nh 8 ®Ó so s¸nh ®èi chiÕu.

So s¸nh kÕt qu¶ cho thÊy m« h×nh míi cho ®êng cong t¶i träng - ®é lón phï hîp nhÊt víi

®êng cong t¶i träng - ®é lón ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm nÐn tÜnh cäc. Víi m« h×nh søc c¶n nhít

thay ®æi tuyÕn tÝnh theo vËn tèc (ph¬ng ph¸p ®iÓm kh«ng t¶i) cã sai sè lín khi vËn tèc c¾t

t¨ng lªn, dÉn ®Õn ®êng cong t¶i träng - ®é lón tÝnh to¸n çch xa ®êng cong t¶i träng - ®é lón

tõ thÝ nghiÖm vµ sai sè cã thÓ ®Õn 40%. Víi m« h×nh Randolph & Deeks ®êng cong t¶i träng -

®é lón sai kh¸c nhiÒu víi ®êng thÝ nghiÖm trong giai ®o¹n t¶i träng t¸c dông nhá h¬n t¶i

0

2

4

6

8

10

12

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 T¶i träng(kN)

§é

ló

n (

mm

)

KÕt qu¶ tõ Statnamic

ThÝ nghiÖm

nÐn tÜnh víi

vËn tèc kh«ng

®æi

ThÝ nghiÖm gia

tÜnh t¶i tõng cÊp

§êng t¶i träng ®é lón theo m« h×nh míi

víi çc hÖ sè = 0.068; 0.085; 0.12; 0.16

Ph©n tÝch theo

'§iÓm kh«ng t¶i'Ph©n tÝch theo

Randolph & Deeks


träng cùc h¹n cña cäc

V. kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ

Qua ph©n tÝch ë trªn cho thÊy r»ng thÝ nghiÖm tÜnh ®éng (St©tnmic) cã thÓ øng dông ®Ó x¸c

®Þnh ®êng cong t¶i träng - ®é lón cña cäc tuy nhiªn cÇn ¸p dông m« h×nh ph©n tÝch sè liÖu

hîp lý. M« h×nh phi tuyÕn míi (ph¬ng tr×nh 3) tÝnh ®Õn søc c¶n nhít kh«ng chØ phô thuéc vµo

tèc ®é c¾t mµ cßn phô thuéc vµo çc giai ®o¹n lµm viÖc cña ®Êt, cho kÕt qu¶ tÝnh to¸n phï hîp

víi kÕt qu¶ ®o ®îc tõ thÝ nghiÖm. Tuy nhiªn, khi ¸p dông trong thùc tÕ cÇn ph¶i x¸c ®Þnh hÖ

sè c¶n nhít cho ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt t¹i vÞ trÝ x©y dùng. ë ®©y t¸c gi¶ kiÕn nghÞ mét sè gi¶i

ph¸p ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n nhít i) tiÕn hµnh thÝ nghiÖm trong phßng qua viÖc c¾t ®Êt víi çc

tèc ®é kh¸c nhau; ii) chÕ t¹o thiÕt bÞ xuyªn t¹i hiÖn trêng ®Ó cã thÓ xuyªn víi çc tèc ®é kh¸c

nhau; iii) x©y dùng d÷ liÖu theo thêi gian qua çc c«ng tr×nh ®Ó cã ®îc çc gi¸ trÞ cã thÓ cña ,

sau ®ã cã thÓ liªn hÖ víi çc tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt.

tµi liÖu Tham kh¶o

BISCONTIN, G. & PESTANA, J.M. (2001). Influence of Peripheral Velocity on Vane

Shear Strength of an Artificial Clay. ASCE. Geotechnical Testing Journal, Vol. 24, No.

4, pp. 423-429.

BRIAUD, J.L. & GARLAND, E. (1985). Loading rate method for pile response in clay.

ASCE. Journal of Geotechnical Engineering, Vol 111, No. 3, pp. 319-335.

BROWN, M.J. (2004). The rapid load testing of piles in fine grained soils. PhD

Thesis, University of Sheffield, UK.

DAYAL, U. & ALLEN, J.H. (1975). The effect of penetration rate on the strength of

remoulded clay and sand samples. Canadian Geotechnical Journal, Vol. 12, pp. 336-348.

GIBSON, G.C. & COYLE, H.M. (1968). Soil damping constants related to common

soil properties in sands and clays. Research Report No. 125-1, Texas Transportation

Institute, Texas A&M University.

HEEREMA, G.A., (1979). Relationship between wall friction, displacement velocity

and horizontal stress in clay and in sand, for pile driveability analysis. Ground

Engineering Journal, pp. 55-65.

LITKOUHI, S. & POSKITT, T.J. (1980). Damping constants for pi le driveability

calculations. Geotechnique, Vol. 30, No. 1. pp. 77-86.

MIDDENDORP, P., GINNEKEN, G.J.J. van & FOEKEN, R.J. van. (2000). The

advantages and disadvantages of dynamic load testing and Statnamic load testing. In

S. Niyama & J. Beim (eds), Proc. 6th, Int. Conf. on the Application of Stress Wave

Theory to Piles, Sao Paulo, Brazil, pp. 625-632.

MIDDENDORP, P. (1993). First experiences with Statnamic load testing of

foundation piles in Europe. In W.F. van Impe (ed), Proc. 2 nd, Int. Geotechnical

Seminar on Deep Foundations on Bored and Auger Piles, Ghent, Belgium. pp. 265 -

272.

NGUYEN, D.H., (2005). Statnamic testing of Piles in Clay. PhD Thesis. The

University of Sheffield. UK.

NGUYEN, D.H., ANDERSON, W.F. & HYDE, A.F.L. (2006). Interpretation of

Statnamic load tests on piles in clay. Proceedings of the the sixth International

conference on Physical Modelling in Geotechnics. Hong Kong. Vol. 2. pp, 965 -970.


NGUYEN, D.H., ANDERSON, W.F. & HYDE, A.F.L. (2006). A new analysis of

data from statnamic tests on piles in clay. Proceedings of the tenth International

conference on Piling and Deep Foundation, Amsterdam, May 31-June 2, 2006.

NguyÔn ®øc H¹nh, lª thÞ hång v©n. (2006).M« h×nh vËt lý trong §Þa Kü ThuËt. T¹p

chÝ §Þa Kü ThuËt. Sè.4. Trang 18-26.

Randolph, M.F & Deeks, A.J. (1992). Dynamic and static soil model for axial pile

response. Application of Stress Wave Theory to Piles. Proc. 4th Int. Conf. on the

Application of Stress Wave Theory to Piles, The Hague, The Netherlands, pp. 3-14.

SMITH., E.A.L. (1960). Pile Driving Analysis by the Wave Equation. Journal of Soil

Mechanics and Foundations. ASCE. Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 86. No.

4. pp. 35-61.

VÒ mét sè kÕt qu¶ X¸c ®Þnh kÝch thíc hÇm tíi h¹n

Vò Hoµng Ngäc*

§ç Nh Tr¸ng**

About the some results calculating critical dimention of the

tunnel.

Abstract: This article describes a method for calculating critical

dimention of the tunnel in Soft Ground in Hanoi and HoChiMinh City.

The critical parameters of the Underground Openning such as the radius,

the infuences of the distance from the ground surface to the center of the

tunnel and the internal angle of friction have been calculated on the base

of this Method. Conclusions from the results of the Research have been

presented.

1. §¨t vÊn ®Ò

ViÖc x©y dùng hÇm (TÇu ®iÖn ngÇm vµ çc

hÖ thèng ®êng èng kü thuËt) trong ®Êt ®¸

yÕu ë Hµ néi vµ thµnh phè HCM ®ang ®îc

thùc hiÖn, cã nhiÒu gi¶ thiÕt kh¸c nhau vÒ

viÖc tÝnh to¸n t¶i träng t¸c dông còng nh çc

ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n kÕt cÊu vá hÇm hay hÖ

kÕt cÊu vá hÇm-m«i trêng ®Êt ®¸ xung

quanh. Bµi b¸o nµy tr×nh bÇy çch tÝnh kÝch

thíc tíi h¹n cña hÇm trªn c¬ së ph¬ng

ph¸p thùc dông tÝnh chuyÓn vÞ tÇng phñ vµ

tr¹ng th¸i øng suÊt cña ®Êt ®¸.

2. M« h×nh tÝnh to¸n, çc gi¶ thiÕt vµ

lêi gi¶i.

Çc tham sè tíi h¹n cña tiÕt diÖn hÇm

®îc xem lµ çc kÝch thíc mµ trong ®ã ®Êt

* Trêng §¹i häc KiÕn tróc Hµ Néi

Km10 ®êng NguyÔn Tr·i - Thanh Xu©n - Hµ Néi

Tel:

** Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

100 Hoµng Quèc ViÖt - Hµ Néi

D§: 093225054,

Email: [email protected]


®¸ n»m bªn trªn khoang hÇm sÏ chuyÓn sang

tr¹ng th¸i giíi h¹n, do ®ã bÞ sËp lë. NÕu kÝch

thíc tiÕt diÖn khoang hÇm gÇn hay b»ng víi

kÝch thíc giíi h¹n th× vÞ trÝ çc bÒ mÆt trît

cã kh¸c víi çc s¬ ®å tÝnh to¸n trong çc tµi

liÖu tÝnh to¸n hiÖn hµnh.

Môc ®Ých cña bµi nµy lµ x¸c ®Þnh kÝch

thíc tíi h¹n cña mÆt c¾t ngang hÇm kh¸c

nhau vµ lµm chÝnh x¸c l¹i s¬ ®å tÝnh to¸n. Bá

qua ¶nh hëng cña çc qu¸ tr×nh dµi h¹n x¶y

ra trong ®Êt ®¸. §Ó gi¶i bµi to¸n nµy ¸p dông

ph¬ng ph¸p gi¶i, theo ®ã tr¹ng th¸i øng suÊt

trong ®Êt ®¸ trªn khoang hÇm lµ tæng cña

tr¹ng th¸i øng suÊt tù nhiªn ban ®Çu vµ

trang th¸i øng suÊt do sù xuÊt hiÖn cña

khoang g©y ra. §Êt ®¸ xung quanh khoang

hÇm n»m trong ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng ph¼ng vµ

c¾t mÆt ph¼ng ®øng cã chiÒu réng 1m víi

khoang hÇm vµ ®Êt ®¸ xung quanh ®Ó tÝnh.

Çc gi¶ thiÕt chän nh sau:

1. Khèi ®Êt ®¸ bÞ sËp lë bªn trªn hÇm cã

d¹ng nh trªn h×nh vÏ 1 çc c¹nh cña nã

nghiªng mét gãc o

452

so víi ph¬ng

th¼ng ®øng.

2. Theo mÆt trît, ®Êt ®¸ trît tu©n thñ

quy luËt Mo-Cul«ng vÒ øng suÊt:

T Rtg C (1)

T-Tæng øng suÊt tiÕp trªn mÆt trît;

C-Lùc dÝnh tæng;

R-øng suÊt ph¸p tæng;

-Gãc néi mas¸t.

Trong tr¹ng th¸i øng suÊt ban ®Çu çc

øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt tiÕp trªn mÆt

ph¼ng nghiªng víi trôc th¼ng ®øng mét gãc

vµ cã quan hÖ víi nhau theo c«ng thøc sau:

2 2e z x

e z x

sin cos ;

2sin ;

2

(2)

Çc thµnh phÇn øng suÊt ban ®Çu theo

ph¬ng ®øng vµ ngang nh sau:

z x zz; z

1

(3)

Trong ®ã:

: HÖ sè ¸p lùc h«ng;

: Träng lîng thÓ tÝch.

Z: ChiÒu s©u t¹i vÞ trÝ bÊt kú z.

: HÖ sè në h«ng.

H×nh 1. S¬ ®å tÝnh.

Çc øng suÊt ph¸p tæng vµ tiÕp tæng trªn

çc mÆt ph¼ng trît nh ®· nªu ë trªn trong

®iÒu kiÖn øng suÊt nguyªn sinh sÏ lµ:

2 2

2e

2e

sin cosR .H .

2cos

sin2T .H . 1 ;

4cos

(4)


Trong ®ã H lµ chiÒu s©u mµ ®Êt ®¸ chuyÓn

sang tr¹ng th¸i giíi h¹na

H×nh 2. S¬ ®å tÝnh kÝch thíc tíi h¹n

cho hÇm trßn.

øng suÊt phô tæng theo mÆt trît do sù

xuÊt hiÖn cña khoang hÇm ®îc t×m tõ ®iÒu

kiÖn c©n b»ng tÜnh cña khèi n»m trong tr¹ng

th¸i c©n b»ng giíi h¹n: Trong ®ã theo biªn

khoang hÇm trong khèi sÏ cã çc øng suÊt vÒ

gi¸ trÞ b»ng çc øng suÊt tríc khi ®µo hÇm

nhng ngîc vÒ quy luËt:

GR r H sin ;

2

GT r H cos ;

2

(5)

øng suÊt tæng céng lµ tæng cña hai lo¹i øng

suÊt trªn.

Thay gi¸ trÞ øng suÊt tæng céng vµo ®iÒu

kiÖn Mo-Cul«ng sÏ ®îc:

2

22 2

1 Hsin r cos F cos

2

Hsin cos Hrsin F sin .

2cos

C.H.tg ;

cos

(6)

Chó ‎ r»ng G=F.

Trong ®ã F:diÖn tÝch tiÕt diÖn khoang hÇm

ë ®é cao, cao h¬n H;

Trªn ®©y lµ ph¬ng tr×nh c¬ b¶n ®Ó x¸c

®Þnh b¸n kÝnh tíi h¹n cña khoang hÇm r t¹i

®é s©u H.

Lêi gi¶i cho mét sè h×nh d¹ng phæ th«ng

nh sau:

2.1 .Khoang hÇm h×nh ch÷ nhËt:

Gi¶ thiÕt r»ng mÆt trît ch¹y qua çc ®Ønh

trªn cña khoang hÇm; Khi ®ã F=0; KÝch thíc

tíi h¹n (nöa kh©u ®é khoang hÇm) sÏ b»ng:

1

2 2

H 1 Cr A H.B sin .

2 cos

A cos s in .tg ;

tgB sin .cos ;

2cos

(7)

VÞ trÝ chän cña mÆt trît lµ t¬ng øng víi s¬

®å ph¸ háng thùc tÕ, bëi v× r»ng khi chiÒu s©u ®Æt

hÇm t¨ng, chiÒu réng cña hÇm sÏ lµ kh«ng ®æi.

2.2. Khoang trßn:

Tõ (6), khi H vµ F t¨ng kÝch thíc tíi h¹n

cña mÆt c¾t ngang hÇm t¨ng, vµ do ®ã giao

®iÓm cña mÆt trît vµ biªn hÇm trßn n»m

trªn hoÆc ®êng kÝnh ngang hoÆc cao h¬n.

NÕu h1 lµ kho¶ng çch tÝnh tõ t©m hÇm

trßn ®Õn cung nèi giao ®iÓm cña biªn hÇm

trßn víi mÆt trît (H×nh 2), th× kÝch thíc tíi

h¹n cña cung ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc

sau ®©y:

x 1

1

2

1

1 Cr H h A B sin

2 H h cos

R sin cos;

H h 4 2 2

(8)

3. Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n kh¶o s¸t

cho sè liÖu ®Þa chÊt t¹i Hµ Néi vµ thµnh phè

Hå ChÝ Minh

(Caùt laãn ñaát seùt vaø ñaù, maøu xaùm laãn naâu, Caùt

trung laãn ñaát boät, maøu xaùm - Caùt trung ñeán mòn

laãn ñaát seùt maøu xaùm, ñaát seùt laãn ñaát boät).


a. H= 30m b. H =20m

c. H=80m d. H=50m

H×nh vÏ 3.

KÕt qu¶ tÝnh to¸n kh¶o s¸t ¶nh hëng cña

gãc ma s¸t trong tíi b¸n kÝnh tíi h¹n cho çc

®é s©u kh¸c nhau. a,b.c.d víi çc sè liÖu sau:

=1.7(T/m3); =0.35;

Çc ®êng cong 1, 2, 3, 4, 5 t¬ng øng víi

lùc dÝnh C:

C=0, C = 0.2000; C = 0.4000, C= 0.6000;

C=0.8000

B¶ng 1. TÝnh b¸n kÝnh giíi h¹n tuú thuéc gãc néi ma s¸t

víi çc lùc dÝnh C kh¸c nhau H=30m

No C=0 C=0,2 C=0,4 C=0,6 C=0,8

1 3 5.0512 4.8646 4.6765 4.4868 4.2957

2 4 4.7357 4.5466 4.3559 4.1637 3.9698

3 5 4.4169 4.2251 4.0318 3.8369 3.6403

4 6 4.0944 3.9000 3.7039 3.5061 3.3066

5 7 3.7680 3.5707 3.3718 3.1711 2.9685

6 8 3.4372 3.2370 3.0351 2.8313 2.6256

7 9 3.1016 2.8984 2.6933 2.4863 2.2773

8 10 2.7608 2.5545 2.3461 2.1357 1.9231

9 11 2.4144 2.2047 1.9929 1.7789 1.5627

10 12 2.0619 1.8486 1.6332 1.4155 1.1954

11 13 1.7027 1.4857 1.2664 1.0447 0.8206

12 14 13362 1.1153 0.8919 0.6661 . 0.4376

13 15 0.9618 0.7368 0.5091 0.2787 0.0456


`4 16 0.5789 0.3493 0.1171

15 17 0.1865

B¶ng 2. TÝnh b¸n kÝnh giíi h¹n tuú thuéc gãc néi ma s¸t

víi c¸c lùc dÝnh C kh¸c nhau H=50m

N

o

C=0 C=0,2 C=0,4 C=0,6 C=0,8

1 3 8.4187 8.2324 8.0451 7.8570 7.6680

2 4 7.8928 7.7040 7.5142 7.3236 7.1320

3 5 7.3615 7.1700 6.9777 6.7844 6.5901

4 6 6.8240 6.6299 6.4349 6.2388 6.0417

5 7 6.2799 6.0831 5.8852 5.6862 5.4862

6 8 5.7286 5.5288 5.3280 5.1260 4.9230

7 9 5.1693 4.9665 4.7626 4.5575 4.3512

8 10 4.6014 4.3954 4.1882 3.9799 3.7703

9 11 4.0241 3.8148 3.6042 3.3924 3.1793

1

0

12 3.4365 3.2237 3.0096 2.7941 2.5773

1

1

13 2.8378 2.6213 2.4034 2.1841 1.9634

1

2

14 2.2270 2.0066 1.7847 1.5614 1.3365

1

3

15 1.6031 1.3785 1.1524 0.9247 0.6954

`

4

16 0.9648 0.7358 0.5052 0.2729 0.0390

1

5

17 0.3108 0.0771 -0.1583 -0.3954 -0.6344

B¶ng 3. TÝnh b¸n kÝnh giíi h¹n tuú thuéc gãc néi ma s¸t víi

c¸c lùc dÝnh C kh¸c nhau H=80m

No C=0 C=0,2 C=0,4 C=0,6 C=0,8

1 3 13.4699 13.2837 13.0970 12.9097 12.7219

2 4 12.6285 12.4399 12.2506 12.0608 11.8705

3 5 11.7783 11.5871 11.3953 11.2029 11.0098

4 6 10.9184 10.7245 10.5300 10.3349 10.1391

5 7 10.0479 9.8512 9.6539 9.4559 9.2573

6 8 9.1657 8.9662 8.7659 8.5650 8.3634

7 9 8.2709 8.0683 7.8650 7.6610 7.4563

8 10 7.3622 7.1565 6.9500 6.7427 6.5347

9 11 6.4385 6.2294 6.0196 5.8089 5.5975

10 12 5.4984 5.2858 5.0724 4.8582 4.6432


11 13 4.5405 4.3243 4.1071 3.8891 3.6703

12 14 3.5633 3.3431 3.1220 2.9001 2.6772

13 15 2.5649 2.3406 2.1154 1.8892 1.6620

`4 16 1.5436 1.3149 1.0852 0.8545 0.6228

15 17 0.4973 0.2639 0.0295

H×nh vÏ 4 Kh¶o s¸t ¶nh hëng cña gãc néi ma s¸t tíi kÝch thíc tíi h¹n r (m)

víi c¸c hÖ sè Poiison kh¸c nhau

B¶ng gi¸ trÞ b¸n kÝnh tíi h¹n r(m) tÝnh cho H=80(m); =1.7T/M3)

No =0,1 =0,2 =0,3 =0,4

1 3 23.0375 18.3333 11.7685 1.7580

2 4 22.5646 17.7403 10.9877 0.6263

3 5 22.0931 17.1450 10.1975

4 6 21.6228 16.5471 9.3969

5 7 21.1535 15.9461 8.5851

6 8 20.6849 15.3416 7.7611

7 9 20.2168 14.7331 6.9238

8 10 19.7490 14.1202 6.0722

9 11 19.2813 13.5024 5.2049

10 12 18.8134 12.8791 4.3206


4. NhËn xÐt vµ kÕt luËn.

1. Çc kÕt qu¶ vµ tÝnh to¸n cho thÊy gi¸ trÞ kÝch thíc hÇm tíi h¹n (b¸n kÝnh

hÇm) phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè, trong ®ã ngoµi chiÒu s©u ®Æt hÇm H th× gãc néi ma

s¸t cã ¶nh hëng nhiÒu vµ sau cïng lµ lùc dÝnh C.

2. Cã thÓ c¨n cø vµo chiÒu s©u ®Æt hÇm, tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt ®¸ vµ b¸n kÝnh tíi

h¹n nh ®· tr×nh bÇy ë trªn cïng víi çc tiªu chuÈn hiÖn hµnh nh hÇm ®Æt n«ng

hay s©u, Terzaghi v.v. ®Ó x¸c ®Þnh t¶i träng do ¸p lùc ®Êt ®¸ g©y ra, néi dung nµy

cÇn nghiªn cøu thªm ®Ó cã ®îc çch tÝnh to¸n phï hîp h¬n.



1 .Г.А. ГЕНИЕВ Практиский метод определения перемещения земной

поверхности. Moxcva 1977.

2. В. И. ОБОЗОВ Определение размеров зон снижения жёсткости. Moxcva 1974.

3. §ç Nh Tr¸ng, ©p lùc ®Êt ®¸ vµ tÝnh to¸n kÕt cÊu c«ng trench neck. HVKTQS 1997.

4. §inh Xu©n B¶ng, NguyÔn TiÕn Cêng. C¬ së thiÕt kÕ c«ng tr×nh ngÇm. §HXD.

4. Karoly Szechy. The Art of Tunneling. Akademial Kiado Budapest 1966.

5. KÕt qu¶ kh¶o s¸t ®Þa chÊt t¹i TP HCM vµ Hµ Néi. 2006.

ỔN ĐỊNH LÂU DÀI CỦA NỀN ĐẤT YẾU BÃO HÒA NƯỚC DƯỚI … · 2018. 5. 19. ·...

Documents

Transcript of ỔN ĐỊNH LÂU DÀI CỦA NỀN ĐẤT YẾU BÃO HÒA NƯỚC DƯỚI … · 2018. 5. 19. ·...