BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
--------------

NGUYỄN QUỐC TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
ĐẮP ĐÊ VEN ĐẦM BIỂN, ỨNG DỤNG CHO ĐÊ ĐẦM NẠI
TỈNH NINH THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NINH THUẬN, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
--------------

NGUYỄN QUỐC TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
ĐẮP ĐÊ VEN ĐẦM BIỂN, ỨNG DỤNG CHO ĐÊ ĐẦM NẠI
TỈNH NINH THUẬN


Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Hoàng Việt Hùng,
người đã hướng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa học cho luận văn.
Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng
đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên
cứu.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác
giả trong quá trình học tập cũng như hoàn thiện luận văn.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, các em trong gia
đình đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành quá trình học tập và viết luận
văn.
Ninh Thuận, tháng

năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Trường

ii


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐÊ BIỂN, ĐÊ VEN ĐẦM TRÊN NỀN

ĐẤT YẾU.

5


1.4

Các phương pháp xử lý nền đất yếu khi đắp đê bi n và đê ven đầm bi n .....22

1.4.1

Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình .............................................. 23

1.4.2

Các biện pháp xử lý về móng .................................................................. 23

1.4.3

Các biện pháp xử lý về nền ..................................................................... 24

1.5

Kết luận chương 1 ...........................................................................................26

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT

YẾU ĐẮP ĐÊ VEN ĐẦM BIỂN ....................................................................................27

2.1

Đặc đi m địa chất nền đất yếu khi đắp đê ven đầm bi n................................ 27



Phương pháp làm chặt đất bằng cơ học................................................... 38

2.5.3

Phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thuỷ chấn ........ 41

2.5.4

Phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng ................. 42

2.5.5

Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ ......................................... 43

2.5.6

Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm .................. 43

2.5.7

Phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính ........................................... 45
iii


2.5.8

Phương pháp gia cố nền bằng dung dịch ............................................... 47

2.5.9

Kết luận chương 2 ...........................................................................................59

CHƯƠNG 3
3.1

MÔ HÌNH BÀI TOÁN ỨNG DỤNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ......60

Giới thiệu chung về công trình đê Đầm Nại ...................................................60

3.1.1

Vị trí địa lý .............................................................................................. 60

3.1.2

Mục tiêu, nhiệm vụ, quy mô công trình và kết cấu mặt cắt của đê ......... 61

3.1.3

Đặc đi m địa hình.................................................................................... 62

3.1.4

Điều kiện địa chất công trình tuyến đê .................................................... 62

3.1.5

Đặc đi m khí tượng thủy, hải văn ........................................................... 63

3.1.6


3.3

Phân tích mô phỏng bài toán ứng dụng ..........................................................76

3.3.1

Lựa chọn phần mềm tính toán ................................................................. 76

3.3.2

Sơ đồ tính toán......................................................................................... 76

3.3.3

Trình tự thi công trong tính toán ............................................................. 77

3.3.4

Kết quả tính toán ..................................................................................... 78

3.3.5

Kết luận chương 3 ................................................................................... 91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................94

iv


Hình 3.4 Hình vẽ mặt cắt ngang đi n hình của đê Đầm Nại .........................................67

v


Hình 3.5 Mô phỏng mặt cắt ngang khối đắp đê Đầm Nại (mặt cắt số 3). .....................77
Hình 3.6 Sơ đồ lưới phần tử hữu hạn nền đê (mặt cắt số 3). ........................................77
Hình 3.7 Lưới biến dạng của công trình sau giai đoạn 2 ..............................................78
Hình 3.8 Chuy n vị thẳng đứng (lún) của công trình sau giai đoạn 2 ...........................79
Hình 3.9 Chuy n vị ngang của công trình sau giai đoạn 2 ............................................79
Hình 3.10 Phân bố ứng suất hiệu quả thẳng đứng sau giai đoạn 2................................ 80
Hình 3.11 Lưới biến dạng của công trình sau giai đoạn 3 ............................................80
Hình 3.12 Chuy n vị thẳng đứng (lún) của công trình sau giai đoạn 3 .........................81
Hình 3.13 Chuy n vị ngang của công trình sau giai đoạn 3 ..........................................81
Hình 3.14 Phân bố ứng suất hiệu quả thẳng đứng sau giai đoạn 3................................ 82
Hình 3.15 Lưới biến dạng của công trình sau giai đoạn 4 ............................................82
Hình 3.16 Chuy n vị thẳng đứng (lún) của công trình sau giai đoạn 4 .........................83
Hình 3.17 Chuy n vị ngang của công trình sau giai đoạn 4 ..........................................83
Hình 3.18 Phân bố ứng suất hiệu quả thẳng đứng sau giai đoạn 4................................ 84
Hình 3.19 Lưới biến dạng của công trình sau giai đoạn 5 ............................................84
Hình 3.20 Chuy n vị thẳng đứng (lún) của công trình sau giai đoạn 5 .........................85
Hình 3.21 Chuy n vị ngang của công trình sau giai đoạn 5 ..........................................85
Hình 3.22 Phân bố ứng suất hiệu quả thẳng đứng sau giai đoạn 5................................ 86
Hình 3.23 Lưới biến dạng của công trình sau giai đoạn 6 ............................................86
Hình 3.24 Chuy n vị thẳng đứng (lún) của công trình sau giai đoạn 6 .........................87
Hình 3.25 Chuy n vị ngang của công trình sau giai đoạn 6 ..........................................87
Hình 3.26 Phân bố ứng suất hiệu quả thẳng đứng sau giai đoạn 6................................ 88
Hình 3.27 Lưới biến dạng của công trình sau giai đoạn 7 ............................................88
Hình 3.28 Chuy n vị thẳng đứng (lún) của công trình sau giai đoạn 7 .........................89
Hình 3.29 Chuy n vị ngang của công trình sau giai đoạn 7 ..........................................89

triều trung bình, nếu bão mạnh hơn và kết hợp với triều cường thì nguy cơ vỡ đê ở
nhiều tuyến xung yếu là điều khó tránh khỏi.
Thống kê mới nhất cho thấy, trong số 1450km đê bi n từ Quảng Ninh đến Quảng
Nam có khoảng 600km chưa được cải tạo, nâng cấp hoặc chưa được đảm bảo cao
trình theo thiết kế. Trong số này, hàng loạt đi m đen dễ vỡ, xuống cấp đã xuất hiện.
Hệ thống đê bi n từ Quảng Ngãi đến Kiên Giang cũng đang bị xuống cấp rất
nghiêm trọng nhưng chưa được gia cố, tu sửa bên cạnh đó lại thường xuyên phải
chống chịu với sóng lớn và triều cường. Dải ven bi n Đông từ Bà Rịa - Vũng Tàu
đến mũi Cà Mau cũng có một số đoạn bị sạt lở làm cho thảm rừng ngập mặn nhiều
nơi bị thu hẹp dần, thậm chí có đoạn không còn rừng phòng hộ. Vì thế cứ mỗi mùa
mưa bão đến, người dân vùng ven bi n lại sống trong cảnh nơm nớp lo sợ trước
nguy cơ vỡ đê, chạy lũ. Qua đánh giá, phân tích các nguyên nhân gây hư hỏng đê
gần đây thì nguyên nhân chính là do đê nằm trên địa chất nền mềm yếu.
Ninh Thuận thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, phía Bắc giáp t nh Khánh Hòa,
phía Nam giáp t nh Bình Thuận, phía Tây giáp t nh Lâm Đồng và phía Đông giáp
Bi n Đông. Nền kinh tế phụ thuộc chủ yếu vào sản xuất nông nghiệp và khai thác
đánh bắt, nuôi trồng thủy sản. Đặc biệt vùng ven bi n có nhiều đầm vịnh phù hợp
phát tri n du lịch và phát tri n nuôi trồng thủy sản và sản xuất tôm giống là một thế
mạnh của ngành thủy sản. Nhưng do điều kiện đất đai bạc màu, thiên nhiên khắc
nghiệt, diện tích đất có th khai thác được không nhiều do vậy thu nhập của người
dân còn thấp, tình hình ngập lụt xảy ra thường xuyên, sau mỗi mùa mưa lũ đời sống
nhân dân càng khó khăn hơn, mùa khô thì nước bi n xâm nhập sâu vào đất liền làm
nhiễm mặn đất canh tác, nước sinh hoạt,…Đ khôi phục lại sản xuất, từng bước ổn
1


định đời sống nhân dân, T nh đã xác định mục tiêu phải xây dựng hoàn ch nh hệ
thống thủy lợi, các công trình chống lũ, chống hạn, chống xâm nhập mặn,…
Dự án Đê bi n Đầm Nại có chiều dài 6.102m. Nhiệm vụ của dự án là bảo vệ đ
phục vụ sản xuất ổn định vùng dự án bên trong có diện tích khoảng 1300ha. Hầu hết

- Lựa chọn giải pháp tối ưu đ ứng dụng cho việc xử lý nền đất yếu công trình đê
Đầm Nại t nh Ninh Thuận.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là các công nghệ xử lý nền đất yếu trong đắp đê .
- Phạm vi nghiên cứu:

ng dụng trong thi công đê ven đầm Nại, t nh Ninh Thuận.

4. Cách tiếp cận và phư ng pháp nghiên cứu
- Thống kê số liệu : Tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có, thống kê số liệu nền
đất yếu ven bi n.
- Phân tích lý thuyết : Sử dụng lý thuyết cố kết đ tính toán theo lý thuyết, đưa ra
các thông số, điều kiện áp dụng đối với các phương pháp xử lý, thời gian cố kết.
- Mô hình toán : Phân tích quá trình biến đổi áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất nền
do đắp đê bi n gây ra trên cơ sở mô phỏng mô hình toán, từ đó đề xuất giải pháp
hợp lý xử lý nền đất yếu.
- Nghiên cứu ứng dụng : Nghiên cứu cụ th cho trường hợp nền đất yếu bảo hòa
nước đê Đầm Nại.
- Đánh giá, bình luận : Ki m tra lại việc tính toán và thí nghiệm thông qua việc so
sánh kết quả tìm được của phương pháp xử lý nền đất yếu.

5. Kết quả đạt được
- Đánh giá được tổng quan về công nghệ thi công đắp đê, đập nói chung và đắp đất
trên nên đất yếu nói riêng ở trên thế giới và trong nước.
- Nêu ra được hiện trạng và các nguyên nhân hư hỏng gây mất an toàn cho các công
trình ven bi n; So sánh, đánh giá, phân tích được mức độ an toàn của các công trình
đã được xây dựng trên nền đất yếu ven bi n.

3


- Nhiều tuyến đê, kè bi n chưa được đầu tư đồng bộ (trước đê không có rừng phòng
hộ, không có công trình bảo vệ bãi). Thống kê mới nhất cho thấy, đê bi n từ Quảng
Ninh đến Quảng Nam dài 1.450km, trong đó có khoảng 600km chưa được cải tạo,
nâng cấp hoặc chưa được đảm bảo cao trình theo thiết kế. Trong số này, hàng loạt
đi m đen dễ vỡ, xuống cấp đã xuất hiện. Hệ thống đê bi n các t nh từ Quảng Ngãi
đến Kiên giang bao gồm 54 tuyến đê, trong đó, t nh Quảng Ngãi có 6 tuyến, Bình
Định 4 tuyến, Phú Yên 3 tuyến, Khánh Hòa 4 tuyến, Ninh Thuận 3 tuyến, Bình
Thuận 6 tuyến, Bà Rịa – Vũng Tàu 6 tuyến, TP. Hồ Chí Minh 1 tuyến, Tiền Giang 2
tuyến, Bến Tre 3 tuyến, Trà Vinh 3 tuyến, Sóc Trăng 3 tuyến, Bạc Liêu 2 tuyến, Cà
Mau 3 tuyến và Kiên Giang 4 tuyến. Với chiều dài gồm 518 km đê bi n và 326 km
đê cửa sông. Nhiều tuyến đê bi n, đê cửa sông hiện vẫn chưa đủ khả năng phòng
chống thiên tai, khi phải chịu triều cường và bão thường bị thiệt hại lớn. Các tuyến
đê bi n, đê sông cũng chưa khép kín, nhiều đoạn đê còn thiếu cầu, cống, do đó chưa
chủ động trong tiêu úng, tiêu phèn, hạn chế hiệu quả ngăn mặn, giữ ngọt cho nuôi

5


trồng thủy sản và kết hợp giao thông bi n. Chính vì vậy, việc tri n khai chương
trình củng cố, nâng cấp hệ thống đê bi n là rất cần thiết và cấp bách.
- Mức bảo đảm an toàn thấp, không có khả năng chống lại thiên tai kết hợp triều
cường. Theo dự đoán của các nhà chuyên môn, hiện nay đê bi n của Việt Nam ch
chịu được gió bão mạnh cấp 9 và triều trung bình, nếu bão mạnh hơn và kết hợp với
triều cường thì nguy cơ vỡ đê ở nhiều tuyến xung yếu là điều khó tránh khỏi.
- Đê đắp trên nền địa chất tự nhiên mềm yếu chưa được xử lý triệt đ . Vì thế cứ mỗi
mùa mưa bão đến, người dân vùng ven bi n lại sống trong cảnh nơm nớp lo sợ
trước nguy cơ vỡ đê, chạy lũ. Qua đánh giá, phân tích các nguyên nhân gây hư hỏng
đê gần đây thì nguyên nhân chính là do đê nằm trên địa chất nền mềm yếu.
1.1.2 Tổng quan hiện trạng đê biển v đê ven đầm tỉnh Ninh Thuận
Ninh Thuận hiện có 01 đê cửa sông là đê bờ Bắc Sông Dinh và 01 tuyến đê bao

nền đất yếu, mặt cắt đê chưa phù hợp với địa chất nền. Biện pháp thi công áp dụng
một số đoạn chưa khả thi; Các tuyến đê nhỏ lẻ quanh đầm Nại do nhân dân tự đắp
bằng vật liệu tại chỗ là chính trên nền đất yếu hoặc nền đất cát hạt mịn nên sau mỗi
mùa mưa bão hoặc gió mùa Đông Bắc thì bờ bao lại bị sạt lở hoặc bị vỡ; Đê bao từ
cầu Tri Thủy đến Đồn Biên phòng 412 mới hoàn thành có kết cấu chắc chắn kết hợp
giao thông tốt, nhưng các công trình tiêu thoát lũ chưa đảm bảo yêu cầu. Hệ thống
tiêu thoát lũ trong đồng ra đầm Nại chưa đảm bảo tần suất thiết kế, chưa có quy
hoạch hoàn ch nh nên có năm phải khơi thông tạm thời và phải phá đê đ tiêu thoát
lũ chống úng ngập nhà dân phía trong sau đó thiết kế bổ sung cống tiêu.

Ảnh đê bắc Sông Dinh (đoạn gần cầu An
Đông)

Ảnh Kè Tri Thủy (đoạn gần cầu Ninh
Chữ)

Hình 1.1 Hình ảnh hiện trạng một số tuyến đê, kè bi n Ninh Thuận

7


1.2 Hiện trạng địa chất nền và vật liệu đất đắp đê biển và đê ven đầm tại
miền Trung và Ninh Thuận
1.2.1 Địa chất nền đê biển miền Trung
Nền đê bi n miền Trung thay đổi theo nhiều tuyến, tại các vùng đầm phá nền gần
như nền đê bi n miền Bắc, thành phần mùn và cát mịn nhiều, các vùng còn lại thành
phần cát nhiều hơn.
Qua nghiên cứu các cột địa tầng tại khu vực này cho thấy vật liệu trầm tích của dải
cồn cát là các lớp trầm tích đại Tân sinh (Kz) đã lấp đầy nền móng cổ có tuổi Cổ
sinh (Pz). Do ảnh hưởng của vận động Tân kiến tạo, dãy Trường Sơn được nâng lên

Xương - t nh Thanh Hoá, Diễn Châu - t nh Nghệ An, Kỳ Anh - t nh Hà Tĩnh, Quảng
Trạch - t nh Quảng Bình, Vĩnh Linh, Triệu Phong - t nh Quảng Trị,…
Một số tài liệu thu thập được về địa chất của các tuyến đê bi n miền Trung như sau:
1.2.1.1 Khu vực Thanh Hóa
- Lớp Đ: Đất đắp dạng sét pha, cát - cát pha màu xám nâu, xám vàng, xám đen. Kết
cấu không đồng đều chặt vừa đến kém chặt. Trạng thái dẻo đến dẻo mềm. Bề dày
thay đổi từ 0.00m đến 1.00m, trung bình 0.4m.
- Lớp 1: Cát bồi tích hiện đại: cát hạt bụi - nhỏ mịn màu xám vàng, kém chặt bão
hoà nước. Phân bố cục bộ, bề dày thay đổi từ 0.4m đến 0.5m.
- Lớp 2: Đất á sét nhẹ đến nặng chứa bụi màu nâu gụ, xám nâu, xám đen, đôi chỗ
xen kẹp ít cát mỏng kết cấu kém chặt, trạng thái dẻo chảy đến chảy. Phân bố trên bề
mặt khu vực với chiều dày thay đổi từ 0.5 đến 1.2m.
- Lớp 3: Cát hạt mịn - nhỏ màu xám vàng, xám xanh, xám sáng hoặc xám đen chứa
mùn hữu cơ, vỏ sò, ốc hến. Th nh thoảng xen kẹp những lớp mỏng sét pha. Kết cấu
ít chặt, trạng thái bão hoà nước. Chiều dày lớp thay đổi từ 4.0m đến 10.0m.
- Lớp 4: Sét - sét pha nặng màu xám nâu gụ, nâu hồng. Kết cấu kém chặt, trạng thái
dẻo chảy đến dẻo mềm. Nằm dưới lớp 3, chiều dày chưa xác định.

9


Bảng 1.1 Ch tiêu cơ lý chung của lớp 2 khu vực Thanh Hóa
Chỉ tiêu

Ký hiệu

Trị số

Đ n vị



Dung trọng tự nhiên

w

1.43

g/cm3

Dung trọng khô

c

1.19

g/cm3

Tỷ trọng



2.68

g/cm3

Độ lỗ rỗng



55.76


16.28

%

Độ sệt

IB

0.867

Góc ma sát trong



6030’

Lực dính

C

0.127

KG/cm2

Độ bão hoà

G

98.08

- Lớp 3: Sét pha màu vàng nhạt, trạng thái dẻo chảy. Lớp này nằm trực tiếp dưới
lớp 2, diện phân bố rộng. Chiều dày trung bình 3.0m.
- Lớp 4: Sét pha màu vàng loang lổ, trạng thái dẻo mềm.
Bảng 1.2 Ch tiêu cơ lý chung của lớp 1 khu vực Nghệ An
Chỉ tiêu

Ký hiệu

Trị số

Đ n vị

+ Sỏi sạn

>20
20,0-10,0
10,0-5,0
5,0-2,0

1
1,235

+ Hạt cát

2,0-0,5
0,5-0,25
0,25-0,1
0,1-0,05

3,907


%

Dung trọng tự nhiên

w

1,92

g/cm3

Dung trọng khô

c

1,51

g/cm3

Khối lượng riêng

G

2,68

g/cm3

Độ bão hòa

G

%

Ch số dẻo

Wn

%

Độ sệt

B

Góc ma sát trong



Lực dính

C

28030’

Độ
KG/cm2

Góc ngh khô của cát

32021’

Góc ngh ướt của cát

Ký hiệu

Trị số

Đ n vị

Độ ẩm tự nhiên

W

18,90

%

Dung trọng tự nhiên

w

1,82

g/cm3

Dung trọng khô

c

1,53

g/cm3


WT

24,76

%

Giới hạn dẻo

Wp

16,43

%

Ch số dẻo

Wn

8,33

%

Độ sệt

B

0,837

Góc ma sát trong


13


Hình 1.4 Mặt cắt địa chất đi n hình tuyến đê khu vực Hà Tĩnh
1.2.1.4 Khu vực Quảng Trị
- Lớp 1: Cát hạt mịn màu xám đen. Diện phân bố bao phủ toàn bộ bề mặt địa hình
các huyện vùng cát ven bi n, bề dày trung bình tầng 3.5m.
- Lớp 2: Cát hạt trung đến thô lẫn vỏ sò, sạn sỏi vỏ hến màu vàng lẫn thạch anh.
Chiều dày tầng thay đổi từ 12-17m. Tầng trầm tích này nằm chuy n tiếp dưới lớp 1
và có diện phân bố rộng rãi trong khu vực.
Bảng 1.4 Ch tiêu cơ lý chung của lớp 1 khu vực Quảng Trị
Chỉ tiêu

Ký hiệu

Trị số

Đ n vị

Thành phần hạt
>20
20,0-10,0
10,0-5,0
5,0-2,0

0,29

+ Hạt cát

2,0-0,5


0,00

g/cm3

Dung trọng khô

c

0,00

g/cm3

Tỷ trọng



2,66

g/cm3

+ Sỏi sạn

%

14


Độ bão hòa


%

Ch số dẻo

Wn

0,00

%

Độ sệt

B

0,00

Góc ma sát trong



0,00

Độ

Lực dính

C

0,00




Bảng 1.5 Ch tiêu cơ lý chung của lớp 1 khu vực Thừa Thiên Huế
Chỉ tiêu

Ký hiệu

Trị số

Đ n vị

Độ ẩm tự nhiên

W

%

Dung trọng tự nhiên

gw

g/cm3

Dung trọng khô

gc

g/cm3

Tỷ trọng


IP

%

Độ sệt

IB

Hệ số nén lún

cm2/KG

a1-2

Độ

Góc ma sát trong

f

26

Lực dính

C

KG/cm2

Độ bão hoà