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


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


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


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

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


3.3

3.2.1.2 Các bước thi công ........................................................................ 33
MÔ HÌNH TÍNH TÓAN THỦY ĐỘNG TÁC ĐỘNG VÀO CUỘN

RƠM. ................................................................................................................
3.3.1

35

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


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; ........................................................................................................................

Bảng 3.5

28
Tổng hợp vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ

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


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 4.1

Lúa mọc trên cuộn rơm. ......................................................................... 45


1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU
Đồng Tháp là một tỉnh nằm trong khu vực Đồng bằng sông Cửu Long có hệ
thống sông, ngòi, kênh, rạch chằng chịt; nhiều ao, hồ lớn. Sông chính là sông Tiền
(một nhánh của sông Mê Kông) chảy qua tỉnh với chiều dài 132km. Dọc theo hai
bên bờ sông Tiền là hệ thống kênh rạch dọc ngang. Đường liên tỉnh giao lưu thuận
tiện với trên 300km đường bộ và một mạng lưới sông rạch thông thương. Sông Tiền
có vai trò rất quan trọng đối với tỉnh Đồng Tháp sông phân chia không gian lãnh thổ
tỉnh thành hai vùng (vùng phía Bắc sông Tiền và vùng phía Nam sông Tiền - nằm
giữa sông Tiền và sông Hậu); sông chảy qua 10/12 huyện, thị xã, thành phố của
tỉnh; tập trung hầu hết các đô thị lớn, khu dân cư lớn (2 thành phố - Cao Lãnh, Sa
Đéc và 1 thị xã - Hồng Ngự).
1.2 TÌNH HÌNH SỰ CỐ XÓI LỞ, SẠT LỞ ĐÊ BAO TỈNH ĐỒNG THÁP,
ĐẶT BIỆT HUYỆN TÂN HỒNG.
1.2.1 Xã Tân Thành A

Hình 1.1 Sạt lở đê bao Cả Mũi xã Tân Thành A, huyện Tân Hồng
Vào Tháng 11/2010 Một đoạn đê bao Cả Mủi thuộc xã Tân Thành A đã xảy ra
sạt lở gần 64m trong quá trình thi công. Được biết đê bao này đang phục vụ cho 800
hecta lúa vụ mùa.



khai thác các công trình bờ sông, đê bao tại tỉnh Đồng Tháp.
1.4 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC.
1.4.1 Ngoài nước.
S
T
T
1

2

3

Bài báo nghiên cứu

Tác giả

Bentrou
The
practical
streambank p, G.
bionengineering guide. USDA and J.C
NRCS. Aberdeen, ID.55p.
Hoag.
(1998).
Channel Erosion Analysis and
Control. In Woessmer, W. and
Fischen
D.F. Potts, eds. Proceedings ich, J.C.
Headwaters
Hydrology. (1989).

6

Julien,P
.
Press: 434p Sedimentation and (2002),
Erosion. Oxford Press: 371p.
(2010).
Wandering river.
Discover, Kunzig,
10(1), 69-71.
R.(198).
Streambank slumping and its Sekely,
contribution to the phosphorus A.C.,
and suspended sediment loads Mulla,
of the Blue Earth River,
D. J., &
Minnesota. Journal of Soil and

7

,A.W.
Stabilizaton. Quản lý nước mặt .
and
J.M.
Stypula.
eds.
(1993).

Water Conservation,57(5),243250.
Theoretical Soil Mechanics.

Tác giả

Nội dung nghiên cứu

Kè Xuân Canh và bờ sông
khu vực cửa vào sông Đuống
Mất ổn định và bị sạt lở do
Phân tích xác định
nguyên Nguyễn
dòng chảy với vận tốc lớn tác
nhân gây sạt lở kè Xuân Canh, Thanh Hùng. động mạnh tới lòng sông cùng
đê tả sông Luống.
với địa chất lòng sông yếu nên
bị dòng chảy có lưu tốc lớn
gây xói liên tục.


5

Th.S.Hồ
Việt Cường,

Nguyên nhân chính gây sạt lở

Th.SNguyễn
Xác định nguyên nhân sạt lở và Thị
Ngọc
dự báo diễn biến lòng dẫn sông Nhẫn Phòng
2 Cần Thơ khu vực cầu Trà Niền thí
nghiệm

Ks.
Lê Nguyên nhân chính của hiện
Thành

Nghiên cứu dự báo phòng
3 chống xói lở bờ sông Cửu
Long

tượng xói lở bờ sông Cửu
Chương, Ks. Long là do dòng nước có vận
Nguyễn
tốc lớn, đặc biệt trong mùa lũ
Tuấn Long, vượt trội rất nhiều so với vận
Ks. Trần Bá tốc không xói cho phép của
Hoàng, Ks. vật liệu cấu tạo nên lòng dẫn.
Vũ

Phòng chống xói lở ở Việt Nam
4 áp dụng phương pháp kỹ thuật
sông ngòi truyền thống của
Nhận Bản.

Văn

Nghị,
TS
Trương
Ngọc
Tường, Ths.
Lâm

Trần
Văn,

Sử dụng cỏ Vetiver ( Hương
tân Bài ) Chống xói lở bờ sông.

Elise

Pinnes.

Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa
chọn giải pháp bảo vệ bờ sông
6 trong điều
kiện nước lũ dâng Th.s
cao, đề xuất giải pháp và thiết

Tường chắn có hàng rào chắn
sẽ giữ trầm tích và tạo thành
bức tường bảo vệ phần chân
kè rộng dưới nước.

Bùi Kè kết hợp với các loại vải địa

Xuân Thư

kỹ thuật và bằng thực vật.
kế cho đê Hữu Hoàng Long –
Tỉnh Ninh Bình.
7 Sử dụng lục bình chống xói lở bờ sông của một số nhà dân.
 Nhìn chung nguyên nhân chính gây xói lở bờ sông, đê bao là do sóng có vận

Lấy mẫu địa chất tại vị trí sạc lở đê bao đem thí nghiệm xác định thành
phần cỡ hạt, phân loại đất.
Thí nghiệm tính bền của rơm cuộn trong môi trường nước. Khả năng ứng
sử của rơm cuộn trước sóng.
Thiết kế biện pháp thi công rơm cuộn đưa vào sử dụng.
1.7 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
- Lấy mẫu đất thí nghiệm nông 6 – 7m . Hạn chế về địa chất.
- Chỉ khảo sát dòng chảy sóng tác động vuông gốc với bờ bao không xét đến
dòng chảy song song với bờ bao. Quá trình kháo sát chiều cao cột sóng khoảng 10
– 30cm vì quá trình tạo sóng bằng thủ công.


8

CHƯƠNG II: CƠ SƠ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỜ KÈ
2.1.1 Phá hoại dạng cung trượt
- Theo tiêu chuẩn FHWA–NHI–06–088 của Mỹ đề xuất bởi Naresh et al.
2006, về nền và móng đưa ra bởi hiệp hội quản lý đường cao tốc liên bang (The
Federal Highway Administration), dạng phá hoại của kè, đê, đập ... trên nền đất yếu
thông thường xảy ra khi kè bị lún xuống, đất vùng ảnh hưởng xung quanh trồi lên và
xuất hiện mặt trượt cung tròn như minh họa hình 2.1.
Bề mặt đất đắp

LW
KL đất

Tâm cung trượt


9

FS

MR
MD

(1)

- Phá hoại trượt xảy ra khi hệ số an toàn nhỏ hơn 1 (mô men gây trượt lớn hơn
mô men kháng trượt)
2.1.2 Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường
- Có một vài phương pháp sử dụng phân tích ổn định cung trượt được áp dụng
cho đập và kè trên nền đất yếu. Phương pháp đơn giản nhất được biết đến đó là
phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường (oridinary method of slides or
Fellenius’s method). Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường có thể thực hiện
đơn giản bằng tính toán tay và cũng giựa theo tính toán lực trượt và lực kháng trượt.
Khi phân tích ổn định, khối lượng đất trong phạm vi mặt trượt được chia nhỏ thành
nhiều phần như trong hình 2.2.

Tâm cung trượt, O
Bán kính cung trượt

Đất
đắp

Mực nước
ngầm

Đất đắp

c: Lực kháng trượt
T: Lực trượt

Tâm trọng
lực, cg

Hình 2.3 Phân tích lực trên mỗi phân tố khi không có áp lực nước
- Mỗi phần chia nhỏ được coi như một phân tố độc lập khi phân tích lực tác
động như trong hình 2.3 và 2.4 (lần lượt trường hợp không có và có tác động của áp
lực nước). Những giả thiết sau được đưa ra bởi phương pháp chia nhỏ mặt trượt
thông thường.
- Lực kháng cắt của đất được xây dựng dựa trên công thức Mohr–Coulomb:

c (u) tan

(2)

Trong đó:
= lực kháng cắt hữu hiệu
c

= thành phần lực dính của đất

( –u)tan

= thành phần lực ma sát của đất
= tổng áp lực vuông góc với mặt trượt tại đáy mỗi mặt trượt
do trọng lượng nước và bản thân đất phía trên mặt trượt

u

mặt trượt
= góc ma sát trong của phân tố đất
Có áp lực
nước

WT = tổng trọng lượng phân tố đất +
nước
u = áp lực nước tại đáy phân tố
ul = lực đẩy nước tại đáy phân tố
N = WT cos - ul
T = WT sin

Đất + nước
Tâm trọng lực,
cg

Ntan : Lực kháng trượt
cl: Lực kháng trượt
T: Lực trượt

Hình 2.4 Phân tích lực trên mỗi phân tố khi có tác động của áp lực nước

2.1.3 Kiến nghị bởi FHWA–NHI–06–088.
- Trong tính toán phân tích ổn định, hầu hết các phương pháp cân bằng hữu
hạn (limit equilibrium method) đưa ra đều dựa trên chia nhỏ mặt trượt thành những
nhiều phân tố. Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường bỏ qua lực cắt IS và


12


13

Bảng 2.1 Hướng dẫn áp dụng phân tích ổn định mái dốc trong thiết kế
Loại
nền đất

Loại phân tích

Ngắn hạn
Đất sét

Đê, đập trên nền đất sét
yếu, ngay sau khi kết thúc
quá trình xây dựng, góc
ma sát trong, = 0
Các giai đoạn xây dựng
Đê, đập trên nền sét yếu

Phương pháp thí

Phương pháp phân tích

nghiệm sức chịu

tối thiểu cần áp dụng*

tải của đất nền

UU, cắt


kết và chuyển vị kế đo
tăng lên của cường độ chịu Sử dụng sức áp suất nước lỗ rỗng và
tải của đất sét khi cố kết
chịu cắt không lún cố kết trong
quá
thoát nước, SU
trình xây dựng
Dài hạn
CU, có đo áp
lực nước lỗ rỗng
Đê đập trên nền sét yếu, và hoặc CD
Phương pháp đơn giản
nền đất sét của mái dốc tạo Sử dụng giá trị Bishop sử dụng giá trị
thành bằng phương pháp
hữu hiệu về sức chịu tải
cắt mái dốc
sức chịu tải hữu đất nền
hiệu của đất
Thí nghiệm cắt
đất trực tiếp với
tốc độ cắt chậm,
biến dạng cắt
lớn.
Áp
dụng
Bishop,
Sử dụng giá trị Janbu, Spencer để mô
Mặt trượt hiện có
sức chịu tải của phỏng mặt trượt
hiện

(*): Phương pháp đề xuất là phương pháp tối thiểu cần áp dụng. Cần áp dụng
phương pháp chặt chẽ hơn như phương pháp Spencer khi có thể.
- Do sự phổ biến việc sử dụng phương pháp phân tích đơn giản Bishop và
phương pháp phân tích Spencer, phương pháp tính toán của hai phương pháp này
được giới thiệu chi tiết trong 2 mục dưới.
2.1.4 Phương pháp đơn giản Bishop, 1954
- Năm 1955 phương pháp đơn giản Bishop được đề xuất giựa trên sự cải tiến
của phương pháp chia nhỏ mặt trượt. Phương pháp này tính đến lực hữu hiệu giữa
cạnh bên của các phân tố chia nhỏ. Tương tự như phương pháp chia nhỏ mặt trượt,
phương pháp đơn giản Bishop giả thiết mặt trượt dạng cung tròn và được chia nhỏ
thành nhiều phân tố như hình 2.5. Giựa vào phương trình cân bằng mô men quanh
điểm O đối với tất cả các phân tố, hệ số an toàn ổn định mái dốc, Fs được đưa ra:
n p

1

c'bn Wn tan '

F

m

n1

S

(n)

(4)


máy tính và cho kết quả khả quan với hầu hết các trường hợp phân tích (so với kết
quả thiên quá về an toàn từ phương pháp chia nhỏ mặt trượt)


15

(Chú ý: khi phương pháp đơn giản Bishop được áp dụng trong phân tích ứng suất
tổng cộng với đất sét bão hòa, giá trị sức chịu tải hữu hiệu của đất c và trong công
thức (4) và (5) được thay thế bằng giá trị sức chịu tải tổng cộng, c = Su; = 0)

Hình 2.5 Mô hình tính toán phương pháp đơn giản Bishop
2.1.5 Phương pháp Spencer, 1967
- Phương pháp Spencer là một phương pháp cân bằng giới hạn được cải tiến từ
phương pháp chi nhỏ mặt cắt. Phương pháp xét đến cân bằng lực và mô men đối với
từng phân tố riêng lẻ. Mỗi phân tố được chia dọc theo mặt trượt. Lực tác động vào
mỗi phân tố được diễn giải trong hình 2.6
trong đó:
= Góc nghiêng của hợp lực Q.
= Trọng lượng riêng của đất trong phân tố.
n = Số thứ tự phân tố chia nhỏ từ mặt trượt. b
= Bề rộng của phân tố .
H = Chiều cao mái dốc, kè
h = Chiều cao phân tố