Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đất không bão hòa

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐẤT KHÔNG BÃO HÒA

Ngành:

Địa kỹ thuật xây dựng

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu về hiện tượng mất ổn định mái dốc và trượt lở đất, đặc biệt là ở các mái dốc đất không bão hòa dưới tác động của mưa, vốn gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Các quan niệm truyền thống trong cơ học đất thường giả định đất bão hòa hoặc khô hoàn toàn, bỏ qua sự gia tăng cường độ kháng cắt trong đất không bão hòa (KBH) do áp lực nước lỗ rỗng âm, yếu tố làm tăng hệ số ổn định mái dốc. Đường cong đặc trưng đất-nước (SWCC) là thông số then chốt cho đất KBH, nhưng dữ liệu thực nghiệm về SWCC ở Việt Nam còn hạn chế. Mặc dù các mô hình số đã được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của mưa, nhưng dữ liệu thực nghiệm về lượng mưa xâm nhập và sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình mưa và sau khi dừng mưa vẫn chưa thực sự rõ ràng. Đề tài này nhằm mục tiêu nghiên cứu sự thay đổi của hệ số ổn định mái dốc đất không bão hòa dưới tác động của mưa.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào quá trình biến đổi áp lực nước lỗ rỗng, cường độ kháng cắt và hệ số ổn định của các loại mái dốc đất đắp công trình thủy lợi (đê, đập) ở miền Bắc Việt Nam. Nội dung nghiên cứu bao gồm tổng quan lý thuyết và thực nghiệm về đất KBH, chế tạo máng thí nghiệm và dàn tạo mưa, thực nghiệm xác định cơ chế nước mưa xâm nhập và biến thiên áp lực nước lỗ rỗng trong mái dốc, cùng với ứng dụng các kết quả để đánh giá ổn định mái dốc trong thực tế. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm lý thuyết, thực nghiệm (trong phòng và hiện trường), mô hình số và phương pháp chuyên gia.

Các kết quả đạt được bao gồm việc cải tiến quy trình đo lực hút dính đất tại hiện trường, đề xuất biểu thức tương quan giữa lực hút dính và độ bão hòa cho đất miền Bắc Việt Nam, bổ sung cơ sở dữ liệu về đặc trưng đất KBH và công cụ ước lượng SWCC. Luận án cũng thành công trong việc chế tạo và ứng dụng máng thí nghiệm, dàn tạo mưa để xác định cơ chế nước mưa xâm nhập và biến thiên áp lực nước lỗ rỗng, từ đó đánh giá ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đất KBH cho các công trình thủy lợi thực tế. Nghiên cứu chỉ ra rằng tính toán ổn định dựa trên cơ sở đất KBH cho hệ số an toàn cao hơn và kiểu mưa kéo dài có xu hướng gây mất ổn định lớn hơn so với kiểu mưa cường độ cao.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
    • 3.1 Phạm vi nghiên cứu
    • 3.2 Đối tượng nghiên cứu
  • 4. Nội dung nghiên cứu
  • 5. Phương pháp nghiên cứu
  • 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 6.1 Ý nghĩa khoa học
    • 6.2 Ý nghĩa thực tiễn
  • 7. Cấu trúc của luận án

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐẤT KHÔNG BÃO HÒA

  • 1.1 Tổng quan về phân tích ổn định mái dốc
    • 1.1.1 Các phương pháp phân tích ổn định mái dốc
    • 1.1.2 Phân tích ổn định mái dốc trên cơ sở khoa học đất không bão hòa
  • 1.2 Tầm quan trọng của cơ học đất không bão hòa
    • 1.2.1 Môi trường đất không bão hòa
    • 1.2.2 Các trường hợp điển hình liên quan đến cơ học đất không bão hòa
  • 1.3 Tổng quan nghiên về cứu cường độ kháng cắt đất không bão hòa
    • 1.3.1 Khái niệm đường cong đặc trưng đất-nước
    • 1.3.2 Cường độ kháng cắt của đất không bão hòa
    • 1.3.3 Tình hình nghiên cứu về SWCC và cường độ kháng cắt của đất không bão hòa trên thế giới
    • 1.3.4 Tình hình nghiên cứu về SWCC và cường độ kháng cắt của đất không bão hòa ở Việt Nam
  • 1.4 Tổng quan nghiên cứu ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đất không bão hòa
    • 1.4.1 Ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc
    • 1.4.2 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đất không bão hòa trên thế giới và Việt Nam
  • 1.5 Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐẤT KHÔNG BÃO HÒA

  • 2.1 Các biến trạng thái ứng suất của đất không bão hòa
  • 2.2 Lực hút dính của đất không bão hòa và cách xác định
  • 2.3 Xác định đường cong đặc trưng đất-nước
    • 2.3.1 Thí nghiệm xác định SWCC
    • 2.3.2 Phương trình SWCC
    • 2.3.3 Ước lượng SWCC
  • 2.4 Dòng thấm trong đất không bão hòa
  • 2.5 Xác định cường độ kháng cắt của đất không bão hòa
    • 2.5.1 Phương trình cường độ kháng cắt của đất không bão hòa
    • 2.5.2 Thí nghiệm xác định cường độ kháng cắt của đất không bão hòa
  • 2.6 Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát trong phân tích ổn định mái dốc đất không bão hòa
  • 2.7 Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT KHÔNG BÃO HÒA

  • 3.1 Xác định lực hút dính của đất
    • 3.1.1 Quy trình thí nghiệm xác định lực hút dính bằng căng kế 2725ARL
    • 3.1.2 Lựa chọn vị trí thí nghiệm xác định lực hút dính
    • 3.1.3 Kết quả thí nghiệm xác định lực hút dính
  • 3.2 Xác định SWCC bằng bình áp lực và đĩa tiếp nhận khí cao
    • 3.2.1 Vị trí lấy mẫu thí nghiệm xác định SWCC
    • 3.2.2 Thí nghiệm xác định SWCC
    • 3.2.3 Xác định hàm thấm từ SWCC
  • 3.3 Xác định cường độ kháng cắt của đất
  • 3.4 Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA MƯA LÊN MÁI DỐC ĐẤT ĐẮP

  • 4.1 Nghiên cứu chế tạo máng thí nghiệm
  • 4.2 Nghiên cứu chế tạo dàn tạo mưa
  • 4.3 Đo lường và thu thập dữ liệu lực hút dính
  • 4.4 Trình tự thí nghiệm
    • 4.4.1 Chuẩn bị thí nghiệm
    • 4.4.2 Thông số của mưa dùng trong thí nghiệm
    • 4.4.3 Tiến hành thí nghiệm
  • 4.5 Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm
    • 4.5.1 Ảnh hưởng của độ chặt đất đắp đến cường độ tràn
    • 4.5.2 Ảnh hưởng của độ dốc mái đến cường độ tràn
    • 4.5.3 Sự thay đổi của lực hút dính trong quá trình mưa và sau khi mưa
  • 4.6 Kết luận chương 4

• CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CHO MỘT SỐ MÁI DỐC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

  • 5.1 Đặt vấn đề
  • 5.2 Mái dốc đất đắp đê hữu Cầu
    • 5.2.1 Kết quả tính toán ổn định mái dốc đê hữu Cầu khi không có mưa
    • 5.2.2 Ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đê hữu Cầu
  • 5.3 Mái dốc đất đắp đập Khau Piều
    • 5.3.1 Kết quả tính toán ổn định mái dốc đập Khau Piều khi không có mưa
    • 5.3.2 Ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đập Khau Piều
  • 5.4 Mái dốc đất đắp đập Chúc Bài Sơn
    • 5.4.1 Kết quả tính toán ổn định mái đập Chúc Bài Sơn khi không có mưa
    • 5.4.2 Ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đập Chúc Bài Sơn
  • 5.5 Kết luận chương 5

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1. Các kết quả đạt được của luận án
  • 2. Những tồn tại và hướng phát triển
    • 2.1 Những tồn tại
    • 2.2 Hướng phát triển

• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ