KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN VẤN ĐỀ TRƯỢT LỞ ĐẤT CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN SƯỜN DỐC VÀ DƯỚI CHÂN DỐC
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Trương Quang Thành
Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Hiếu, Đào Tấn Đông, Hà Nam Giang
Embedded Files
Từ lâu, việc phòng tránh những rủi ro về trượt lở là một nhiệm vụ khó khăn và thách thức đối với những người làm trong ngành xây dựng khi thiết kế và xây dựng công trình ở những vùng đất dốc. Lúc này, việc khảo sát và đánh giá chính xác các yếu tố tác động đến trượt lở mái đất là một công tác quan trọng khi thiết kế và thi công công trình xây dựng. Từ đó mà ta có hàng loạt các biện pháp được đưa ra để phòng chống những thiệt hại và tổn thất do trượt lở công trình xây dựng trên vùng đất dốc gây ra. Với những lý do nêu trên mà nhóm sinh viên lớp XD18A5 của khoa Xây dựng gồm Nguyễn Minh Hiếu, Đào Tấn Đông và Hà Nam Giang dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trương Quang Thành đã quyết định thực hiện đề tài khảo sát các yếu tố tác động đến vấn đề trượt lỡ đất có ảnh hưởng đến công trình xây dựng trên sườn dốc và dưới chân dốc. Mục tiêu chính mà nhóm sinh viên hướng đến trong đề tài nghiên cứu này là khảo sát và phân tích các yếu tố tác động gây trượt lở đất có ảnh hưởng đến công trình xây dựng trên sườn dốc và dưới chân dốc tại khu vực Miền Trung và Tây Nguyên. Thêm vào đó, nhóm tác giả tổng hợp và giới thiệu các giải pháp phòng chống trượt lở mái đất giúp giảm thiểu thiệt hại về người và của, góp phần mang lại cuộc sống yên bình cho người dân.
Để thực hiện dự án này, nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp kế thừa các nghiên cứu trước, khảo sát thực địa kết hợp tổng hợp lý thuyết có liên quan; sử dụng phương pháp giải tích có đối sánh kết quả với phương pháp phân tích ổn định mái đất bằng các phần mềm phổ biến hiện nay như GEOSTUDIO (SLOPE/W) và PLAXIS 2D. Theo nhóm nghiên cứu thì trên đất nước ta nhiều tỉnh thuộc vùng Tây – Tây Bắc, Tây Nguyên và các tỉnh miền Trung đều thuộc vùng đất đồi dốc. Riêng các tỉnh miền Trung như: Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên thì độ dốc của mái đất trong khoảng 8o - 30o chiếm đến 80% diện tích. Qua một số sự cố công trình được xây dựng tại vùng đồi dốc đã xảy ra tại Việt Nam cũng như trên thế giới, nhóm sinh viên đã tổng hợp và phân tích các nguyên nhân gây trượt lở đất bao gồm các yếu tố liên quan đến độ dốc của mái đất, hiện tượng phong hóa của đá gốc trên bề mặt, mưa làm tăng độ ẩm và áp lực nước trong đất hay các yếu tố liên quan mật độ thảm thực vật. Xa hơn nữa, các yếu tố về thế nằm của đá gốc, sự dịch chuyển kiến tạo của vỏ Trái đất, động đất và các rung động do máy móc, thiết bị gây ra, tác động của dòng nước/lũ quét gây xói lở cuốn trôi đất đá, yếu tố nắng hạn, đất khô nứt và giảm lực dính kết của đất, gió mạnh đập vào các vách đất đá thẳng đứng hay hoạt động bơm hút hạ mực nước ngầm nhanh đều là những yếu tố gây ra hiện tưởng trượt lở đất.
Thêm vào đó, các hoạt động nhân sinh trực tiếp hoặc gián tiếp đều tiềm ẩn nguy cơ gây ra trượt đất như chặt phá rừng, canh tác nông nghiệp làm giảm độ che phủ của rừng, xây hồ chứa làm thay đổi mực nước dưới đất, xây dựng đường giao thông làm thay đổi thế cân bằng sườn dốc, nổ mìn khai thác vật liệu, khoáng sản,... Theo nhóm tác giả thì hiện tượng trượt lở đất ở nước ta xảy ra phổ biến những năm gần đây chủ yếu do mưa lũ kéo dài.
Sau thời gian đi khảo sát thực địa, nhóm nghiên cứu áp dụng các phương pháp để phân tích bài toán ổn định trượt mái đất. Theo tình hình thực tế thì bài toán phân tích ổn định mái đất là bài toán phức tạp và có nhiều phương pháp tính toán. Trong đề tài nghiên cứu này, nhóm sinh viên đã lựa chọn phương pháp giải tích kết hợp phương pháp sử dụng phần mềm.
Phương pháp phân tích độ ổn định của một mái đất đầu tiên mà nhóm sinh viên sử dụng đó là phần mềm SLOPE/W cho trường hợp mái đất cụ thể được lựa chọn trong khu vực nghiên cứu ở Bảo Lộc, Lâm Đồng. Nhóm sinh viên sử dụng phần mềm SLOPE/W để tính toán hệ số độ ổn định trượt FS ứng với tâm trượt đã chọn cho bài toán giả định.
Theo nhóm tác giả thì các bước giải bài toán tương đối dễ dàng khi sử dụng phần mềm SLOPE/W. Kết quả tính toán ổn định mái đất bằng phần mềm này cho biết các giá trị hệ số ổn định ứng với các cung trượt đồng thời thể hiện cung trượt tới hạn của mái đất cùng tâm trượt của nó. Nhóm sinh viên nhận thấy rằng khi độ dốc của mái đất càng tăng thì hệ số ổn định càng giảm, mức độ giảm xấp xỉ tuân theo quy luật hàm số: y = -0,0278x + 2,265. Như vậy, độ dốc của mái đất có ảnh hưởng rất lớn đến ổn định của mái đất.
Nhóm nghiên cứu tìm thấy rằng khi khoảng cách đặt công trình càng xa thì hệ số ổn định càng tăng, mức độ tăng xấp xỉ bằng hàm số: y = 0,0115x + 1,1692.
Khi tải trọng công trình càng tăng thì hệ số ổn định càng giảm, mức độ giảm xấp xỉ bằng hàm số: y = -0,0006x + 1,5696.
Tiếp theo, nhóm sinh viên sử dụng phương pháp giải tích cho bài toán ổn định mái đất. Nhóm tác giả nhận thấy bài toán ổn định mái đất khi được giải bằng phương pháp giải tích có kết quả chênh lệch so với giải bằng phần mềm SLOPE/W. Kết quả phân tích bằng phương pháp giải tích cho bài toán như đã đưa ra trong phương pháp sử dụng phần mềm SLOPE/W có hệ số ổn định nhỏ hơn xấp xỉ 1%. Trong trường hợp thay đổi tải trọng thì mái đất có hệ số ổn định cao hơn 0,419%. Đối với trường hợp thay đổi độ dốc của mái đất thì mái đất có hệ số ổn định thấp hơn 1,522%. Còn với trường hợp thay đổi khoảng cách đặt công trình có hệ số ổn định cao hơn 5,350%. Thêm vào đó, quá trình tính toán cho bài toán tính ổn định mái đất bằng phương pháp giải tích phức tạp hơn nhiều so với khi giải bằng phần mềm SLOPE/W.
Sau cùng, nhóm tác giả tính toán ổn định mái đất bằng cách sử dụng phần mềm PLAXIS 2D. Kết quả tính toán ổn định mái đất bằng phần mềm PLAXIS 2D cho thấy cụ thể giá trị hệ số ổn định nhỏ nhất của mái đất đồng thời thể hiện rõ cung trượt tới hạn của mái đất cùng tâm trượt của nó. Lúc này, khi độ dốc của mái đất càng tăng thì hệ số ổn định càng giảm, mức độ giảm xấp xỉ tuân theo quy luật hàm số: y = -0,0274x + 2,2305.
Với trường hợp khoảng cách đặt công trình càng xa thì hệ số ổn định càng tăng, mức độ tăng xấp xỉ bằng hàm số: y = 0,0114x + 1,1601. Khi tải trọng công trình càng tăng thì hệ số ổn định càng giảm, mức độ giảm xấp xỉ bằng hàm số: y = -0,0006x + 1,5566.
Nhóm sinh viên nhận thấy kết quả phân tích ổn định mái đất bằng phần mềm PLAXIS 2D cho ra kết quả chênh lệch so với khi giải bằng phần mềm SLOPE/W. Kết quả giải bài toán giả định đã cho như ban đầu có hệ số ổn định nhỏ hơn 0,962%. Trường hợp thay đổi tải trọng hầu hết các hệ số ổn định giải bằng PLAXIS 2D đều có giá trị nhỏ hơn khi giải bằng SLOPE/W. Điểm có giá trị chênh lệch lớn nhất là 0,851%.
Trường hợp thay đổi độ dốc hầu hết các hệ số ổn định giải bằng PLAXIS 2D đều có giá trị nhỏ hơn khi giải bằng SLOPE/W. Điểm có giá trị chênh lệch lớn nhất là 1,525%.
Biểu đồ so sánh hệ số ổn định trường hợp thay đổi độ dốc bằng phần mềm SLOPE/W và PLAXIS 2D
Trường hợp thay đổi khoảng cách đặt công trình hầu hết các hệ số ổn định giải bằng PLAXIS 2D đều có giá trị nhỏ hơn khi giải bằng SLOPE/W. Điểm có giá trị chênh lệch lớn nhất là 0,811%.
Thêm vào đó, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp, phân loại nhiều giải pháp phòng chống trượt lỡ bao gồm giải pháp phi công trình và giải pháp công trình. Đối với giải pháp phi công trình, nhóm sinh viên nhận thấy công tác tuyên truyền rộng rãi cho người dân nhận thức tầm quan trọng, các hiểm họa do trượt lở gây ra để có biện pháp phòng tránh bên cạnh việc lắp đặt các biển báo trượt lỡ là vô cùng quan trọng. Giải pháp sơ tán và tái định cư chỗ ở khác cho những người dân có nhà cửa bị thiệt hại do trượt lở gây ra là biện pháp tiếp theo để đề phòng nguy cơ về nhân mạng khi thiên tai xảy ra. Các công tác cơ giới như bảo vệ vùng sườn dốc bằng thảm thực vật, bảo vệ vùng mái dốc và sườn dốc bằng lớp phủ nhân tạo, lập bản đồ quan trắc trượt để dự báo nhanh chóng, kịp thời và chính xác các thông tin về trượt lở đất và thoát nước triệt để kết hợp với dùng các vật liệu địa kỹ thuật cũng cần được áp dụng đề phòng chống hiện tượng trượt lở xảy ra. Đối với các giải pháp công trình thì có các biện pháp như bảo vệ mái đất bằng thanh bê tông đúc sẵn, chống trượt lở mái đất bằng tường chắn, bằng giải pháp đinh đất, bằng cọc (cọc nhồi, cọc đóng, cọc rễ cây) và bằng neo đất. Nhóm nghiên cứu khẳng định rằng trong khi các giải pháp phi công trình chủ yếu tập trung vào các giải pháp quản lý, tư tưởng và tuyên truyền thì các giải pháp công trình có chi phí đầu tư, độ phức tạp và mức độ an toàn rất khác nhau. Do đó, cần căn cứ vào từng trường hợp cụ thể để cân nhắc lựa chọn giải pháp được hiệu quả nhất. Vì thời gian nghiên cứu không cho phép và giới hạn năng lực nên nhóm sinh viên đã kiến nghị thêm một số hướng phát triển thêm cho đề tài như khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: mưa lũ, động đất, tải trọng động, vấn đề thoát nước,... hay tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến trượt lở ở các vùng địa hình khác. Nhóm cũng đề xuất việc cần tiếp tục nghiên cứu ứng dụng PLAXIS trong tính toán các giải pháp phòng chống trượt lở mái đất như: giải pháp cọc, tường chắn, đinh đất, neo đất. Hy vọng nhóm sinh viên sẽ tiếp tục phát triển đề tài nghiên cứu này để có thể góp phần nào đó đưa ra các giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại do trượt lở đất gây ra, từ đó từng bước phát triển kinh tế, ổn định đời sống người dân.
Tổng hợp và Ảnh: Minh Hiếu
Google Sites
Report abuse