GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONG

*********

PHAN VĂN LÀO

PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ SẠT LỞ
BỜ SÔNG VÀ ĐÊ BAO TỈNH ĐỒNG THÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Vĩnh Long, năm 2016


GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONG

*********

PHAN VĂN LÀO

PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ SẠT LỞ
BỜ SÔNG VÀ ĐÊ BAO TỈNH ĐỒNG THÁP

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
MÃ NGÀNH: 60 58 02 08


người thân, bạn bè, các học viên cùng khóa và đồng nghiệp trong đơn vị công
tác đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi để hoàn thành khóa học cũng như hoàn
thành luận văn thạc sĩ này.
Vì kiến thức có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế,
Tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn học viên
để luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin trân trọng cảm ơn.
Vĩnh Long, ngày 20 tháng 8 năm 2016

Phan Văn Lào


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG ....................................................................... 1
1.1 Phần tổng quan .................................................................................................... 1
1.2 Tình hình sạt lở bờ sông và đê bao tỉnh Đồng Tháp ......................................... 1
1.3 Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 3
1.4 Tổng quan về các nghiên cứu trước ................................................................... 4
1.4.1 Nghiên cứu ngoài nước ................................................................................ 4
1.4.2 Nghiên cứu trong nước; ............................................................................... 5
1.5 Nhiệm vụ của đề tài ............................................................................................. 7
1.6 Những đóng góp của đề tài ................................................................................. 7
1.7 Giới hạn của đề tài ............................................................................................... 7
1.8 Ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn áp dụng .............................................................. 8
1.8.1 Ý nghĩa lý thuyết ........................................................................................... 8
1.8.2 Ý nghĩa thực tiễn áp dụng ............................................................................ 8
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 9
2.1 Phương pháp thí nghiệm địa chất ....................................................................... 9
2.2 Phương pháp tính toán xói lở bờ sông. ............................................................ 12
2.2.1 Phân tích xói lở bờ sông (ảnh hưởng thủy động dòng chảy) ................... 12

ĐIỂN HÌNH TỈNH ĐỒNG THÁP......................................................................... 43
4.1 Phân tích một số sự cố sạt lở bờ sông và đê bao điển hình tại tỉnh Đồng
Tháp: .......................................................................................................................... 43
4.1.1 Phân tích ổn định bờ sông và đê bao bằng Geoslop công trình An
Phước ..................................................................................................................... 43
4.1.2 Phân tích ổn định bờ sông và đê bao bằng Geoslop công trình Tân
Phước ..................................................................................................................... 54
4.1.3 Phân tích ổn định bờ sông và đê bao bằng Geoslop công trình Cả
Mũi ...................................................................................................................... 64
4.2 Phân tích điều kiện xói lở bờ sông; .................................................................. 75


4.3 Kiểm nghiệm mô hình tính toán (so sánh mô hình tính toán tại hệ số an
toàn Fs
Bảng 4.14 Sức kháng cắt không thoát nước sông Su mực nước 1.5 m, đất đắp
3.0m; ..................................................................................................................... 67
Bảng 4.15 Sức kháng cắt không thoát nước sông Su mực nước 1.5 m, đất đắp
4.0m; ..................................................................................................................... 68
Bảng 4.16 Kết quả tính toán vận tốc lòng sông ở mực nước 1,5m.......................... 76
Bảng 4.17 tra hệ số Manning (n) Chow, 1959;....................................................... 76
Bảng 4.18 tra vận tốc vòng chảy ổn định bờ sông cho phép;.................................. 77


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sạt lở công trình An Phước ....................................................................... 3
Hình 1.2 Sạt lở bờ sông Tân Phước ......................................................................... 3
Hình 1.3 Sạt lở công trình Cả Mũi đã khắc phục...................................................... 3
Hình 2.1 Dụng cụ xác định dung trọng tự nhiên....................................................... 9
Hình 2.2 Dụng cụ thí thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên ..................................... 10
Hình 2.3 Dụng cụ thí nghiệm xác định giới hạn nhão ............................................ 11
Hình 2.4 Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo ........................................................... 11
Hình 2.5 Dụng cụ thí nghiệm................................................................................. 12
Hình 2.6 Cơ chế phá hoại điển hình dạng cung trượt tròn ..................................... 16
Hình 2.7 mô hình tính toán phương pháp đơn giản Bishop .................................... 18
Hình 2.8 Mô hình tính toán của Spencer................................................................ 19
Hình 3.1 biểu đồ đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn ..................................... 24
Hình 3.2 biểu đồ đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn ..................................... 25
Hình 3.3 biểu đồ đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn ..................................... 25
Hình 4.1: So sánh mặt trượt bờ sông công trình An Phước mực nước 1.5m (a)
mặt trượt hiện trường; (b) phân tích mặt trượt mô phỏng Geoslope ....................... 48
Hình 4.2: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình An Phước, mực nước
1.5m, đất đắp cao độ 5.5m (a): ổn định bờ sông; (b) ổn định đê bao. ..................... 48
Hình 4.3: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình An Phước, mực nước
2.5m, đất đắp cao độ 5.5m (a): ổn định bờ sông; (b) ổn định đê bao. ..................... 49

Hình 4.18: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Tân Phước, mực nước
2.0m, đất đắp cao độ 5.0m (a): ổn định bờ sông; (b) ổn định đê bao ...................... 61
Hình 4.19: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Tân Phước, mực nước
3.0m, đất đắp cao độ 5.0m (a): ổn định bờ sông; (b) ổn định đê bao ...................... 62
Hình 4.20: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Tân Phước, mực nước
4.0m, đất đắp cao độ 5.0m (a): ổn định bờ sông; (b) ổn định đê bao ...................... 62
Hình 4.21: Tương quan hệ số an toàn ổn định bờ sông và đê bao công trình Tân
Phước cao độ mực nước 1m. ................................................................................. 63


Hình 4.22: Tương quan hệ số an toàn ổn định bờ sông và đê bao theo cao độ
mực nước 1m– công trình Tân Phước. ................................................................... 63
Hình 4.23: Tương quan hệ số an toàn ổn định bờ sông và đê bao công trình Tân
Phước chiều cao lớp đất đắp 4m. ........................................................................... 64
Hình 4.24: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
1.5m, đất đắp cao độ 5.0m (a): ổn định bờ sông; (b) ổn định đê bao. ..................... 69
Hình 4.25: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
1.5m, đất tự nhiên ổn định bờ sông. ....................................................................... 70
Hình 4.26: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
1.5m, đất đắp 1.0m, (a) ổn định bờ sông, (b) ổn định đê bao.................................. 70
Hình 4.27: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
1.5m, đất đắp 2.0m, (a) ổn định bờ sông, (b) ổn định đê bao.................................. 71
Hình 4.28: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
1.5m, đất đắp 3.0m, (a) ổn định bờ sông, (b) ổn định đê bao.................................. 71
Hình 4.29: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
2.5m, đất đắp 5.0m, (a) ổn định bờ sông, (b) ổn định đê bao.................................. 72
Hình 4.30: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
3.5m, đất đắp 4.0m, ổn định bờ sông. .................................................................... 72
Hình 4.31: Kết quả phân tích ổn định mái dốc công trình Cả Mũi, mực nước
4.5m, đất đắp 4.0m, (a) ổn định bờ sông, (b) ổn định đê bao.................................. 73

Ở nước ta khu vực đồng bằng sông Cữu Long là vùng có nền địa chất
rất là yếu, hàng năm phải đối đầu với cơn lũ lớn kéo dài hàng tháng, khi lũ về
cộng thêm mưa bão gây cho việc phòng chống lũ bảo vệ chống sạt lở bờ sông
và đê bao gập rất nhiều khó khăn.
Hiện nay tình trạng sạt lở bờ sông ở Đồng bằng Sông Cữu Long đã xảy
ra nhiều năm và thường xuyên, tình hình sạt lở có diễn biến ngày càng xấu,
gây ra nhiều thiệt hại về tài sản của nhà nước và nhân dân, thậm chí là cả tính
mạng con người. Đặc biệt trong thời gian hiện nay tại huyện Tân Hồng nhiều
công trình đê bao, bờ sông đã có nhiều sự cố sạt lở ngoài dự đoán của các cấp


2

quản lý như Bờ bao cánh đồng Kênh Cả Mũi, Bờ bao cánh đồng An Phước và
Bờ bao cánh đồng Tân Phước huyện Tân Hồng tỉnh Đồng Tháp, ảnh hưởng
về điều kiện địa hình, địa chất, hình thái sông trong khu vực, sự tác động của
các yếu tố dòng chảy (vận tốc dòng nước, hướng chảy, chế độ mực nước, thủy
triều,…) và những tác động khách quan khác từ các hoạt động của con người
(ảnh hưởng của việc xây dựng các công trình trên sông). Yêu cầu đặt ra là cần
nghiên cứu xác định nguyên nhân gây sự cố sạt lở bờ sông và đê bao tỉnh
Đồng Tháp. Mô hình của bài toán được sử dụng là công cụ tính toán phần
miềm Geoslop và có sự kết hợp với các phân tích đánh giá qua số liệu khảo
sát thực tế.
Từ đó việc tìm ra được nguyên nhân và những biện pháp chống sạt lở
bờ sông và đê bao nhằm giúp cho chúng ta có các giải pháp nhằm hạn chế
những sự cố công trình tương tự. Ngoài ra dòng chảy sông Tiền cũng ảnh
hưởng trực tiếp làm sạt lở nhiều đoạn bờ sông và đê bao tại khu vực có nền
đất yếu như trên. Cụ thể là hiện nay tại khu vực bờ sông và đê bao của tỉnh
Đồng tháp nói chung cũng như nhiều huyện thị, Thành Phố nói riêng mà đặc
biệt là ở huyện Tân Hồng thường xuyên có nhiều sự cố công trình gây sạt lở

của nhiều vùng khác nhau trong tỉnh Đồng Tháp.
Mơ hình bài tốn được thực hiện trên cơ sở lý thuyết và tính tốn bằng
phương pháp dễ hiểu dựa trên các phần mềm Geoslop, để tạo điều kiện cho
việc thí nghiệm sâu về mơ hình thực tế để tìm được kết quả chính xác. Mặc
khác, tài liệu tham khảo về nội dung của đề tài nghiên cứu còn hạn chế cũng
như chưa có các chỉ dẫn cụ thể hay quy trình, quy phạm về thiết kế nên q
trình nghiên cứu gặp nhiều khó khăn.
Để đưa ra biện pháp chống sạt lở bờ sơng và đê bao tỉnh Đồng Tháp thì
người học viên cần phải nghiên cứu nhiều cơng trình sạt lở như Bờ bao cánh
đồng Kênh Cả Mũi, Bờ bao cánh đồng An Phước và Bờ bao cánh đồng Tân
Phước huyện Tân Hồng tỉnh Đồng Tháp để có biện pháp chống sạt lở bờ sơng
và đê bao trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất.
1.4 Tổng quan về các nghiên cứu trước
1.4.1 Nghiên cứu ngồi nước
TT

Bài báo
nghiên cứu

Tác giả

1

Investigation of
stability of
Berilgen, M.M.,
2007
slope under
draw-down


hệ số an toàn tăng lên
Phân tích hạ mực nước đột ngột
sử dụng hệ số giảm cường độ
Nghiên cứu cho thấy:

3

Đối với phương pháp phân tích
ứng suất tổng cộng (góc ma sát
trong bằng 0, kết hợp với sức
Rapid
VandenBerge D.R., kháng cắt không thoát nước, Su)
Drawdown
Analysis using Duncan
J.M., Nghiên cứu đề xuất hệ số giảm
Brandon T.L., 2013
Strength
sức kháng cắt không thoát nước,
Reduction
R = 70% sử dụng trong phân tích
hạ mực nước đột ngột nhằm kể
đến ảnh hưởng của sự thay đổi
phương ứng suất, tính không
đẳng hướng và ảnh hưởng của gia
tải trong đầm đất đối với bờ sông

1.4.2 Nghiên cứu trong nước;
TT

1

thủy lực, địa hình qua các thời


6

2

3

kỳ khác nhau để xác định
nguyên nhân gây sạt lở.
- Mô hình MIKE 21C có khả
năng tính toán, mô phỏng và dự
báo tốt về chế độ thủy văn, thủy
lực dòng chảy, vận chuyển bùn
cát và quá trình diễn biến lòng
dẫn đối với các đoạn sông chịu
ảnh hưởng của thủy triều
- Những nguyên nhân chính gây
sạt lở bờ sông Cần Thơ tại khu
vực cầu Trà Niền:
Xác định nguyên
+ Sạt lở do đặc điểm hình thái,
địa chất lòng dẫn và các tác
nhân sạt lở và dự
báo diễn biến ThS. Hồ Việt Cường động của chế độ thủy lực dòng
chảy.
lòng dẫn sông
ThS. Nguyễn Thị
+ Sạt lở do dòng chảy có vận

lại các tác động xâm thực của
phường 4, thị xã
dòng chảy tự nhiên và sóng tàu
Sa Đéc
thuyền gây sạt lở, mất ổn định
bờ.
- Ứng dụng được mô hình toán


7

MIKE 21FM, nhằm mô phỏng
quá trình thủy lực và dự báo
diễn biến hình thái lòng sông
Tiền đoạn chảy qua khu vực
Phường 4 – rạch Cái Đôi thị xã
Sa Đéc tỉnh Đồng Tháp

* Rút ra kết luận từ những tài liệu nghiên cứu trước:
- Chưa có tài liệu nào phân tích và làm rõ nguyên nhân sạt lở bờ sông
và đê bao theo đặc điểm địa chất, địa hình và thủy văn tại Đồng Tháp.
- Mực nước thay đổi ảnh hưởng lớn đến độ ổn định mái dốc.
- Có thể sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn nhằm xác định độ ổn
định của mái dốc dựa theo sự thay đổi mực nước sông.
1.5 Nhiệm vụ của đề tài

1.5.1. Thu thập tài liệu địa chất, thủy văn, thiết kế ban đầu và thi công
tại khu vực sạt lở bờ sông và đê bao điển hình tỉnh Đồng Tháp.
1.5.2. Phân tích, tính toán xác định nguyên nhân gây sự cố sạt lở bờ
sông và đê bao điển hình, lựa chọn giải pháp ổn định, chống sạt lở phù hợp


Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở cho việc áp dụng hiệu quả
trong công tác phòng chống sạt lở những khu vực bờ sông, đê bao trên địa bàn
tỉnh Đồng Tháp sau này một cách có hiệu quả nhất, đồng thời cũng hạn chế
các thiệt hại ngoài mong muốn mà sự cố gây ra, giảm chi phí quản lý do thiệt
hại gây ra.


9

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Phương pháp thí nghiệm địa chất
 Các bước thí nghiệm địa chất;
a. Thí nghiệm xác định dung trọng tự nhiên γtn (TCVN 4196:2012: Đất xây
dựng - phương pháp xác định độ ẩm, độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm).

Hình 2.1 Dụng cụ xác định dung trọng tự nhiên

Dung trọng của mẫu đất (kN/m³) được xác định theo công thức:




W
V

(kN/m³)

Trong đó:
W: Trọng lượng của mẫu đất thí nghiệm;


Trong đó: N là số lần đập, log.
W là độ ẩm tự nhiên của đất.
d. Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo PL (%) (TCVN 4197:2012 – Phương pháp xác
định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm).

Hình 2.4 Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo


12

e. Thí nghiệm thành phần hạt và phần trăm loạt sàn bằng rây ướt
(TCVN 6862:2012 chất lượng đất – xác định thần phần cấp hạt bằng rây sàn).

Hình 2.5 Dụng cụ thí nghiệm

Phần trăm khối lượng giữ lại riêng trên rây 
Phần trăm khối lượng lọt qua rây 

mi
x1 0 0 %
m1

m Ti
x100%
m1

Trong đó:
m1: Khối lượng đất tổng cộng của các hạt có kích thước lớn hơn 0.1mm (g).
mi: Khối lượng đất giữ lại riêng trên mỗi rây (g).