Đánh giá mức độ ổn định bờ sông Hương theo lý thuyết ổn định mái dốc

Sạt lở bờ về những mùa lũ do xâm thực ngang của dòng chảy. Qui mô và cường độ của hiện tượng này phụ thuộc vào chế độ thủy văn - thủy lực, lưu lượng bùn cát cũng như hình thái lòng dẫn và cấu trúc địa chất của bờ ... Mời các bạn tham khảo nội dung bài báo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá mức độ ổn định bờ sông Hương theo lý thuyết ổn định mái dốc TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 12, 2002 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG HƯƠNG  THEO LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Trần Hữu Tuyên, Đỗ Quang Thiên             Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế   1. ĐẶT VẤN ĐỀ Với diện tích lưu vực 2830 km2, chảy ngang qua một đô thị cổ có nhiều di tích   lịch sử ­ văn hoá, sông Hương đóng một vai trò rất quan trọng trong đời sống, tâm tư  và tình cảm của người dân. Dòng sông này đã góp phần tạo nên môi trường cảnh  quan xanh ­ sạch ­ đẹp cho Huế. Vì thế, đảm bảo độ   ổn định của bờ  sông Hương  hiện nay là nhiệm vụ vô cùng cấp bách và mang tính thời sự. Như đã biết, vào những mùa mưa lũ hàng năm gần đây, nhất là vào mùa mưa lũ  cuối năm 1998, 1999 và 2000 trên đoạn sông thuộc hạ lưu sông Hương quá trình sạt  lở  bờ  đã xảy ra rất mạnh mẽ. Nguyên nhân gây sạt lở  bờ  rất đa dạng, nhưng nhìn  chung có 2 nguyên nhân chính dẫn đến sự mất ổn định bờ sông Hương như sau:  ­ Sạt lở  bờ  về  những mùa lũ do xâm thực ngang của dòng chảy. Qui mô và   cường độ của hiện tượng này phụ thuộc vào chế  độ  thuỷ  văn ­ thuỷ  lực, lưu lượng   bùn cát cũng như hình thái lòng dẫn và cấu trúc địa chất của bờ ... ­ Trượt trọng lực xảy ra khi hình dạng của lòng sông thay đổi do xâm thực sâu   của dòng chảy (do khai thác cát hoặc xây dựng các công trình ven bờ). Quá trình trượt   trọng lực chủ  yếu phụ  thuộc vào trắc diện ngang của bờ, tính chất địa chất công   trình của các loại đất đá cấu tạo nên bờ và tác động thuỷ động lực của nước ngầm. Thật ra, không có ranh giới phân định rõ ràng về  sự  mất  ổn định bờ  sông do   xâm thực ngang của dòng chảy và trượt trọng lực (xâm thực sâu của dòng chảy).   Điều khác biệt dễ nhận thấy là cách thức biểu hiện của chúng.Trong khi hiện tượng   sạt lở  bờ  thường xảy ra khi lũ lớn trên các đoạn sông uốn khúc, quanh co thì trượt   trọng lực có thể  xảy ra vào thời điểm bất kỳ    với cường độ  mạnh hơn nhiều và  mang tính chất của tai biến địa chất. Hiện tượng trượt lỡ  đường  ở  gần Ngã Ba   Tuần, trên quốc lộ 49 vào mùa lũ năm 1998 là ví dụ khá điển hình. Trên cơ  sở  lý thuyết  ổn định mái dốc và số  liệu của Dự  án “ Nghiên cứu, dự  báo phòng chống sạt lở bờ sông hệ thống sông miền Trung” do PGS. TSKH Nguyễn   39 Viễn Thọ chủ trì, chúng tôi thử tiến hành đánh giá độ  ổn định bờ sông Hương đoạn  Tuần ­ Bao Vinh (T­BV) bằng mô hình SLOPE/W như sau: 40  2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Có thể nói, Coulomb là người đầu tiên đặt nền tảng cho lý thuyết ổn định mái  dốc, bởi lẽ vào những năm 70 của thế kỷ 18 chính ông đã viết cuốn sách cơ học đất   đầu tiên và đưa ra phương trình nổi tiếng về cường độ chống cắt của đất   =  n ă  +  C. Mặt dù ý tưởng do ông đưa ra còn gặp phải nhiều nhược điểm, chẳng hạn ông đã  giả thiết mặt trượt là mặt phẳng và chưa đề cập đến áp lực nước lỗ rỗng cũng như  ảnh hưởng của các  ứng suất. Tuy nhiên, chính điều đó đã hội tụ  được sự  quan tâm  của các nhà khoa học và thúc đẩy lý thuyết  ổn định mái dốc dần phát triển và hoàn   thiện hơn trong vài thế kỷ qua trong việc đánh giá độ bền của mái dốc tự nhiên hoặc   nhân tạo khi thiết kế và thi công các công trình bằng đất  như: mái đập, ta luy đường,   kênh dẫn, bờ sông...  Trong thời đại ngày nay với những tiến bộ và phát triển thần kỳ của khoa học   kỹ  thuật, việc kiểm toán  ổn định đã được chương trình hóa trên máy tính với phần   mềm SLOPE/W của hãng GEO­ SLOPE Internation Ltd (Canada). Chương trình này  được thiết lập để  tính toán hệ  số  an toàn nhỏ  nhất theo phương pháp của Canada  (GLE ­ General limit equilibrium). Nhìn chung, phần mềm này đã tổng hợp khá đầy   đủ các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân tích ổn định mái dốc, đặc biệt là việc xét đến   các tính chất của đất trong điều kiện bảo hòa nước (hệ  số  bảo hòa khác 1) đã làm   tăng độ  chính xác của kết quả  tính tóan. Đây là chương trình tính toán độ   ổn định   mái dốc thông dụng nhất hiện nay dựa theo lý thuyết phân mảnh do Fellenius đề  xuất vào đầu thế  kỷ  19 và cho đến nay không ngừng được hoàn thiện. Chúng được  xem như là phương pháp số (Soil mechanic; T.Wu ­ Boston, 1966) rất có hiệu lực để  tính toán ổn định mái dốc vì có thể xét đến tính không đồng nhất của khối đất đá và   áp lực nước lổ rỗng tại mọi điểm trong khối đất. Theo lý thuyết phân mảnh, khối đất   được phân chia thành các mảnh thẳng   đứng và đánh số thứ tự từ 1 đến n. Từ sơ đồ  lực tổng quát trên hình 1, cho thấy lực  tác động lên một mảnh bất kỳ như sau:  ­ Tải trọng ngoài tác động trên đỉnh mảnh Qi  ­ Trọng lượng mảnh Wi ­ Lực tương tác của mảnh bên trái và  bên phải: Et, Ep. ­ Lực ...