Luận văn Nghiên cứu giải pháp chống xói lở bờ sông và đê bao khu vực Đồng Tháp bằng vật liệu rơm cuộn

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu giải pháp chống xói lở bờ sông và đê bao khu vực Đồng Tháp bằng vật liệu rơm cuộn

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONG --------------- NGUYỄN LÊ NHẬT HUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI LỞ BỜ SÔNG VÀ ĐÊ BAO KHU VỰC ĐỒNG THÁP BẰNG VẬT LIỆU RƠM CUỘN LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Vĩnh Long, năm 2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONG --------------- NGUYỄN LÊ NHẬT HUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI LỞ BỜ SÔNG VÀ ĐÊ BAO KHU VỰC ĐỒNG THÁP BẰNG VẬT LIỆU RƠM CUỘN CHUYÊN NGÀNH: KT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ NGÀNH: 60 58 02 08 LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN MINH ĐỨC Vĩnh Long, năm 2016
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Minh Đức. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác. Tôi xin chịu trách nhiệm về công việc của mình thực hiện. Vĩnh long, ngày 11 tháng 11 năm 2016. Nguyễn Lê Nhật Huy
4. LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Minh Đức đã tận tình chỉ bảo , giúp đỡ, hướng dẫn và cung cấp các tài liệu cũng như những kiến thức cần thiết để tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Xin cản ơn các thầy cô giáo của trường đại học Cửu Long đã nhiệt tình giúp đỡ và bộ môn thí nghiệm của trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng tôi muốn gởi lời cảm ơn chân thành đến tất cả người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ rất nhiều trong công tác thí nghiệm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi nghiên cứu. Trong quá nghiên cứu không tránh khỏi những hạn chế thiếu sót. Tôi mong rằng được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô, bạn bè đồng ngiệp để luận văn được hoàn thiện tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn. Vĩnh long, ngày 05 tháng 09 năm 2016. Nguyễn Lê Nhật Huy
5. MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ...................................................................................1 1.1 GIỚI THIỆU.................................................................................................1 1.2 TÌNH HÌNH SỰ CỐ XÓI LỞ, SẠT LỞ ĐÊ BAO TỈNH ĐỒNG THÁP, ĐẶT BIỆT HUYỆN TÂN HỒNG. ......................................................................1 1.2.1 Xã Tân Thành A.....................................................................................1 1.2.2 Xã An Phước ..........................................................................................2 1.2.3 Xã Tân Phước.........................................................................................2 1.3 Tính cấp thiết của đề tài. ...............................................................................3 1.4 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC. .......................................3 1.4.1 Ngoài nước.............................................................................................3 1.4.2 Trong nước.............................................................................................4 1.5 Ý NGHĨA LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN ÁP DỤNG.................................6 1.5.1 Ý nghĩa lý thuyết ....................................................................................6 1.5.2 Thực tiễn áp dụng...................................................................................7 1.6 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU..........................................................................7 1.7 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI .............................................................................7 CHƯƠNG II: CƠ SƠ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........8 2.1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỜ KÈ .................8 2.1.1 Phá hoại dạng cung trượt ........................................................................8 2.1.2 Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường .......................................9 2.1.3 Kiến nghị bởi FHWA–NHI–06–088. .................................................... 11 2.1.4 Phương pháp đơn giản Bishop, 1954 .................................................... 14 2.1.5 Phương pháp Spencer, 1967 ................................................................. 15 2.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHỐNG ÁP LỰC THỦY ĐỘNG............................................................................................................... 17 2.2.1 Diễn tiến sạt lở bờ sông (Thorne and Lewin 1979) ............................... 17 2.2.2 Các giải pháp chống xói lở bờ sông. ..................................................... 19 2.2.2.1 Phương pháp gia cường cứng: sử dung rọ đá, thảm đá.................. 19
6. 2.2.2.2 Phương pháp tường chắn.............................................................. 19 2.2.2.3 Các phương pháp ổn định bằng sinh học. ..................................... 20 2.2.2.4 Phương pháp sử dụng sơ dừa........................................................ 20 2.2.2.5 Phương pháp Cây và Brush Ốp. ................................................... 20 2.3 Phương pháp tính toán áp lực thủy động. .................................................... 22 CHƯƠNG III: TỔNG HỢP ĐỊA CHẤT ĐÊ BAO KHU VỰC ĐỒNG THÁP VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CUỘN RƠM. ...................................................... 24 3.1 PHÂN TÍCH ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐÊ BAO SẠT LỞ. .......................... 24 3.1.1 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Cả Mủi, xã Tân Thành A............................... 24 3.1.2 Tổng hợp kết quả thí nghiệm đê bao Cả Mũi, xã Tân Thành A ............. 25 3.1.2.1 Kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất. ........ 25 3.1.2.2 Vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất................................................................................................. 26 3.1.2.3 Thành Phần cỡ hạt của đất............................................................ 26 3.1.3 Vị trí lấy mẫu đất đê bao An Phước, xã An Phước............................... 27 3.1.4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm đê bao An Phước, xã An Phước. ............. 28 3.1.4.1 Kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất. ........ 28 3.1.4.2 Vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất;................................................................................................ 29 3.1.4.3 Thành Phần cỡ hạt của đất............................................................ 29 3.1.5 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Tân Phước, xã Tân Phước. ........................... 30 3.1.6 Tổng hợp kết quả thí nghiệm đê bao Tân Phước, xã Tân Phước............ 31 3.1.6.1 Kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất. ........ 31 3.1.6.2 Vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất;................................................................................................ 32 3.1.6.3 Thành Phần cỡ hạt của đất............................................................ 32 3.2 THÍ NGHIỆM CUỘN RƠM....................................................................... 33 3.2.1 Thí nghiêm tính bền của rơm cuộn trong môi trường nước ................... 33 3.2.1.1 Dữ liệu ban đầu của rơm cuộn...................................................... 33
7. 3.2.1.2 Các bước thi công ........................................................................ 33 3.3 MÔ HÌNH TÍNH TÓAN THỦY ĐỘNG TÁC ĐỘNG VÀO CUỘN RƠM. ................................................................................................................ 35 3.3.1 3.3.1 Mô hình thí ngiệm 1 cuộn và 3 cuộn rơm.................................... 35 3.3.2 Xác định chiều cao cột sóng và bước sóng............................................ 36 CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐÊ BAO, THIẾT KẾ THI CÔNG GIA CƯỜNG ĐÊ BAO SỬ DỤNG CUỘN RƠM................................................. 37 4.1 Phân tích tính bền của cuộn rơm ................................................................. 37 4.2 Phân tích khả năng chịu tác động thủy động của rơm cuộn. ........................ 40 4.2.1 Một cuộn rơm liên kết đơn.................................................................... 42 4.2.2 Liên kết tam giác 3 cuộn rơm. .............................................................. 43 4.3 Ảnh hưởng rơm cuộn đối với môi trường.................................................... 44 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................... 46 5.1 PHÂN TÍCH TỔNG HỢP ĐỊA CHẤT ĐÊ BAO........................................ 46 5.2 KIẾN NGHỊ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ, THI CÔNG SỬ DUNG RƠM CUỘN CHỐNG XÓI LỞ BỜ SÔNG................................................................. 46 5.3 KIẾN NGHỊ................................................................................................ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO
8. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Hướng dẫn áp dụng phân tích ổn định mái dốc trong thiết kế................. 13 Bảng 2.2 Bảng tóm tắt một số phương pháp sinh học. ........................................... 20 Bảng 2.3 So sánh Phương pháp bảo vệ bờ sông cứng và mềm:.............................. 21 Bảng 2.4 Bảng Thông số vận tốc nước tại đầu đỉnh sóng một số loại đất khảo sát.......................................................................................................................... 23 Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất .. 25 Bảng 3.2 Tổng hợp vị trí lấy mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới han chảy và chỉ số dẻo của đất .................................................................................................. 26 Bảng 3.3 Biểu đồ xác định đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn. .................... 26 Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất; ........................................................................................................................ 28 Bảng 3.5 Tổng hợp vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất........................................................................................................ 29 Bảng 3.6 Biểu đồ xác định đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn. ................... 29 Bảng 3.7 Tổng hợp kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất. .. 31 Bảng 3.8 Tổng hợp vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất........................................................................................................ 32 Bảng 3.9 Biểu đồ xác định đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn. ................... 32 Bảng 3.10 kích thước hình học của cuộn rơm đem thí nghiệm............................... 33 Bảng 4.1 Bảng thí nghiệm độ bền liên kết đơn một cuộn rơm............................... 37 Bảng 4.2 Bảng thí nghiệm độ bền 3 cuộn liêm kết tam giác.................................. 38 Bảng 4.3 Tương quan hệ thể tích cuộn rơm và thời gian....................................... 39 Bảng 4.4 Tương quan hệ độ nổi cuộn rơm và thời gian......................................... 39 Bảng 4.5 Thí nghiệm chịu tác động thủy động của 1 cuộn rơm liên kết đơn ......... 40 Bảng 4.6 Thí nghiệm chịu tác động thủy động của 3 cuộn rơm liên kết tam giác .. 41 Bảng 4.7 Tương quan quan hệ giữa tỷ số độ nổi là phần trăm năng lượng giảm của sóng khi qua 1 cuộn rơm liên kết đơn.............................................................. 42
9. Bảng 4.8 Tương quan quan hệ giữa tỷ số độ nổi là phần trăm năng lượng giảm của sóng khi qua 1 cuộn rơm liên kết đơn.............................................................. 42 Bảng 4.9 Vận tốc đỉnh sóng trước và sau 3 cuộn rơn liên kết tam giác.................. 43 Bảng 4.10 Tương quan quan hệ giữa tỷ số độ nổi là phần trăm năng lượng giảm của sóng khi qua 3 cuộn rơm liên kết tam giác....................................................... 43 Bảng 4.11 So sánh 1 cuộn liên kết đơn và 3 cuộn liên kết tam giác....................... 44
10. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sạt lở đê bao Cả Mũi xã Tân Thành A, huyện Tân Hồng ..........................1 Hình 1.2 Sạt lở đê bao xã An Phước, huyện Tân Hồng. ...........................................2 Hình 1.3 Sạt lở đê bao xã Tân Phước, huyện Tân Hồng...........................................2 Hình 2.1 Cơ chế phá hoại điển hình dạng cung trượt tròn. ......................................8 Hình 2.2 Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường........................................9 Hình 2.3 Phân tích lực trên mỗi phân tố khi không có áp lực nước ....................... 10 Hình 2.4 Phân tích lực trên mỗi phân tố khi có tác động của áp lực nước ............ 11 Hình 2.5 Mô hình tính toán phương pháp đơn giản Bishop.................................. 15 Hình 2.6 Sơ đồ tính toán của phương pháp Spencer.............................................. 17 Hình 2.7 Diễn biến xói lở. ..................................................................................... 18 Hình 2.8 Phương pháp gia cường rọ đá, thảm đá. ................................................. 19 Hình 2.9 Các loại tường chắn đất điển hình. ......................................................... 19 Hình 2.10 Bảng Thông số bề mặt sóng. ................................................................ 22 Hình 3.1 Hình ảnh vị trí và bình đồ đê bao Cả Mủi.............................................. 24 Hình 3.2 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Cả Mũi. ......................................................... 25 Hình 3.3 Hình ảnh vị trí và bình đồ đê bao An Phước.......................................... 27 Hình 3.4 Vị trí lấy mẫu đất đê bao An Phước. ..................................................... 28 Hình 3.5 Hình ảnh vị trí và bình đồ đê bao Tân Phước......................................... 30 Hình 3.6 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Tân Phước. .................................................... 31 Hình 3.7 Rơm cuộn ............................................................................................... 33 Hình 3.8 Lưới cước. ............................................................................................. 33 Hình 3.9 Hình ảnh rơm được cho vào bao lưới cước............................................. 34 Hình 3.10 hình ảnh 3 và 1 cuộn rơm được liên kết lại với nhau trong môi trường nước........................................................................................................... 34 Hình 3.11 Mô hình thí nghiệm chịu thủy động của 3 rơm cuộn............................ 35 Hình 4.1 Lúa mọc trên cuộn rơm. ......................................................................... 45