Ổn định công trình trong vùng lũ quét
Đặc điểm chung của lũ quét
Lũ quét đƣợc hình thành khi một khối lƣợng
nƣớc khổng lồ đƣợc mang đến bởi những
cơn mƣa dông, bão hay bão nhiệt đới hoặc
cũng có thể do một lƣợng lớn băng tuyết trên
núi tan chảy một cách đột ngột. Nó cũng có thể
đƣợc hình thành khi đập bị vỡ hay xả lũ đập
một cách vội vàng với khối lƣợng xả hàng
ngàn mét khối/giây (số lƣợng để tạo thành lũ
quét còn tùy vào độ rộng và độ dốc của con
sông bên dƣới đập).
Vì lũ quét là hiện tƣợng di chuyển của một
khối nƣớc khổng lồ từ cao xuống thấp với tốc
độ ngày càng tăng cũng nhƣ sức tàn phá ngày
càng lớn tùy thuộc vào độ dài, dốc cũng nhƣ sự
"trơn láng" của quãng đƣờng mà nó đi (những
nơi nhƣ núi và đồi không có cây lũ quét sẽ xuất
hiện thƣờng xuyên do không có gì để chặn dòng
nƣớc), nó sẽ gây ra thiệt hại cực kỳ nghiêm
trọng cho những nơi mà nó đi qua. Với tốc độ
cao và khối lƣợng lớn nó có thể cuốn trôi nhà
cửa, cây cối. gần nhƣ mọi thứ trên đƣờng đi.
Hiện tƣợng lũ quét thƣờng thấy ở những nơi gần
nơi có độ dốc nhƣ dƣới chân đồi núi, hay ở
trong thung lũng. Mặc dù mạnh và sức tàn phá
cao nhƣng lũ quét thƣờng không xảy ra lâu hơn
sáu tiếng.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Ổn định công trình trong vùng lũ quét
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 63 ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH TRONG VÙNG LŨ QUÉT NGUYỄN THỊ KIM DUNG* Stability of structures in flash flood areas Abstract: The article presents some causes and hydrokinetic characteristics of flood flows and analyzing its effects on stability of structures in the of flood flows areas. Some solution for preventing loss of flash flood flows also deals with. Keywords: work stability under flash flood effects 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * Khi mƣa lớn trên diện rộng, đặc biệt khi xả lũ của các đập dâng nƣớc ở đầu nguồn mà động năng dòng chảy trong các rãnh tạm thời các khe cạn, suối có khả năng cuốn trôi các vật cản trên dòng sẽ gây thiệt hại tính mạng tài sản. Thực tế cho thấy trong một số trƣờng hợp lũ quét có sức tàn phá khủng khiếp và trở thành thảm hoạ tự nhiên, nhƣ trận lũ quét năm 1998 ở thị xã Lai Châu (cũ) đã xoá sổ cả bản Mƣờng Lay và khu vực thị xã, gần đây là thị trấn Mù Căng Chải (hình1). Hinh 1. Tai biến lũ quét ở thị trấn Mù Cang Chải Nhƣng trong lịch sử phát triển vỏ trái đất và sự tiến hóa của thế giới sinh vật, lũ quét đã làm sạch thảm thực vật cũ dành chỗ cho thảm thực * Đại học Kiến Trúc Hà Nội Km10 Nguyễn Trãi, P. Văn uán, Hà Đông, Hà Nội vật mới mọc lên, mang các chất màu mỡ từ trên cao xuống thấp tạo ra một lớp phù sa mới giúp cho thảm thực vật mọc tốt tƣơi hơn với lƣợng dinh dƣỡng mới. Trong lịch sử, lũ quét còn giúp cho các thực vật phát tán hạt trôi theo dòng nƣớc với một khoảng cách rất xa, tạo ra những thực vật có khả năng nảy mầm nhanh và vòng sinh trƣởng ngắn cùng với những động vật đặc biệt thích nghi với lũ quét. Nhƣ vậy, lũ quét là hiện tƣợng tự nhiên là nhân tố tham gia vào sự phát triển không ngừng của vỏ Trái đất và thế giới sinh vật, song cũng là dạng thiên tai mà con ngƣời luôn phải phòng chống. Do đó, con ngƣời không thể loại bỏ hoàn toàn lũ quét mà chỉ có thể thích nghi với chúng. Thực tế cho thấy, (hình 2a,2b) để tạo ra môi trƣờng sống, nhiều dân tộc Việt Nam nhƣ: Mƣờng, Thái, Tày với tập quán canh tác lúa nƣớc thƣờng quần cƣ ở ven các thung lũng sông suối nơi có nguồn nƣớc để sản xuất và sinh hoạt từ xa xƣa đã có những cách thích ứng với lũ quét bằng kết cấu nhà sàn. Trong xu thế biến đổi khí hậu mang tính cực đoan, trƣớc nhiều thảm họa về lũ quét sạt lở đất hiện, nên đã và đang có nhiều công trình nghiên cứu để giảm thiểu các tác hại của lũ quét, điển hình nhƣ: bản đồ phân vùng cảnh báo rủi ro lũ quét của Viện Địa chất Viện Hàn lâm Khoa học Kỹ thuật Việt Nam, thông qua kết quả nghiên cứu này có thể lập quy hoạch lãnh thổ để phòng tránh, hoặc các công bố nghiên cứu kiến trúc về các mẫu cho nhà vùng lũ quét lở đất của Viện Kiến trúc để vừa phù hợp với phong tục tập quán vừa có khả ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 64 năng phòng chống lũ quét. Tuy nhiên, nếu xét về điểu kiện hình thành và đặc điểm tàn phá thì lũ quét rất đa dạng, nhất là mức độ tàn phá phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong khi đó yêu cầu buộc phải sống ở những vũng này vì tập quán sinh hoạt sản xuất là một đòi hỏi thực tế, đó là vấn đề chƣa đƣợc xem xét các nghiên cứu đã đƣợc công bố. Chính vì thể, tƣờng minh về tác dụng lũ quét, đề xuất tính toán đánh giá và các biện pháp phòng chống là những nội dung cần bàn bạc. Hình 2a. Bản người Tày Hình 2b. Bản người Mường 2. TÁC DỤNG CỦA LŨ QUÉT LÊN CÔNG TRÌNH VÀ CÁC VẤN ĐỀ MẤT ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH TRONG VÙNG LŨ QUÉT 2.1, Đặc điểm chung của lũ quét Lũ quét đƣợc hình thành khi một khối lƣợng nƣớc khổng lồ đƣợc mang đến bởi những cơn mƣa dông, bão hay bão nhiệt đới hoặc cũng có thể do một lƣợng lớn băng tuyết trên núi tan chảy một cách đột ngột. Nó cũng có thể đƣợc hình thành khi đập bị vỡ hay xả lũ đập một cách vội vàng với khối lƣợng xả hàng ngàn mét khối/giây (số lƣợng để tạo thành lũ quét còn tùy vào độ rộng và độ dốc của con sông bên dƣới đập). Vì lũ quét là hiện tƣợng di chuyển của một khối nƣớc khổng lồ từ cao xuống thấp với tốc độ ngày càng tăng cũng nhƣ sức tàn phá ngày càng lớn tùy thuộc vào độ dài, dốc cũng nhƣ sự "trơn láng" của quãng đƣờng mà nó đi (những nơi nhƣ núi và đồi không có cây lũ quét sẽ xuất hiện thƣờng xuyên do không có gì để chặn dòng nƣớc), nó sẽ gây ra thiệt hại cực kỳ nghiêm trọng cho những nơi mà nó đi qua. Với tốc độ cao và khối lƣợng lớn nó có thể cuốn trôi nhà cửa, cây cối... gần nhƣ mọi thứ trên đƣờng đi. Hiện tƣợng lũ quét thƣờng thấy ở những nơi gần nơi có độ dốc nhƣ dƣới chân đồi núi, hay ở trong thung lũng. Mặc dù mạnh và sức tàn phá cao nhƣng lũ quét thƣờng không xảy ra lâu hơn sáu tiếng. Khi đƣờng thoát nƣớc của lũ quét bị chặn (do đê hay các công trình lớn dù nó không bít hết dòng chảy) nên khối lƣợng nƣớc khổng lồ với tốc độ cao bị dội ngƣợc lại thành một vòng trƣớc khi có thể chảy tiếp cũng làm cho mực nƣớc dâng nhanh hơn và nguy hiểm hơn. Do khối lƣợng nƣớc bị dội lại sẽ va vào khối lƣợng nƣớc đang đổ về gây ra nhiều xoáy nƣớc nhấn chìm mọi thứ, các xoáy nƣớc này cũng có thể hình thành dƣới mặt nƣớc sẽ rút mọi thứ xung quanh nó vào nên ngay cả khi có áo phao ngƣời bị rơi vào loại lũ này vẫn có thể bị nhấn chìm (dễ nhìn thấy nhất hiện tƣợng này khi lũ quét tràn vào thành phố hay khu dân cƣ xây sát nhau) gây rất nhiều khó khăn cho việc cứu hộ. Đi cùng lũ quét có thể có nhiều trận lở đất, trƣợt bùn cùng những thứ mà nó cuốn theo khiến cho lũ quét càng trở nên nguy hiểm khi mà khối lƣợng di chuyển không chỉ có nƣớc mà thƣờng có lũ bùn đá (hinh 3). ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 65 Lũ quét có thể xuất hiện trên diện rộng nhƣng diện tích lũ quét càng rộng thì mức tàn phá sẽ càng kém do khối lƣợng nƣớc bị phân tỏa ra chứ không tập trung gây thiệt hại. Nhƣng lũ quét không xuất hiện ở khu vực đồng bằng hay có sông lớn. Vì ở khu vực đồng bằng không có độ dốc cho nƣớc chảy hoặc rất ít khiến cho nƣớc từ cao đổ xuống bị mất tốc độ chỉ có thể gây ngập chứ không cuốn đƣợc bất cứ thứ gì. Còn ở khu vực có sông lớn cũng giống nhƣ ở đồng bằng con sông sẽ nhận và điều tiết lƣợng nƣớc này nếu quá nhiều thì sông sẽ tràn bờ gây ra những đợt lũ thông thƣờng chứ không tạo thành lũ quét vì nƣớc di chuyển với tốc độ chậm hơn nhiều so với lũ quét. Hình 3. Lũ bùn đá xẩy ra ở Hà Giang Tóm lại, lực tác dụng của lên công trình do lũ quét gây ra là xuất phát từ áp lực thủy động theo phƣơng của dòng lũ, nhƣng diễn biến của lực tác dụng vô cùng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố lảm phức tạp hóa các vấn để ổn định công trình. Để tƣờng minh các vấn đề ổn định công trình trong vùng lũ quét, lũ quét đƣợc phân loại theo đặc điểm hình thái 2.2. Các hình thái của lũ quét ở Việt Nam Dựa trên sự đồng nhất một số đặc điểm tác dụng lũ quét, lũ quét ở Việt Nam đƣợc phân loại theo các hình thái sau: - Lũ quét nghẽn dòng là loại hình lũ xảy ra với cƣờng suất và vận tốc lũ tƣơng đối lớn, biên độ lũ với độ sâu ngập lụt lớn và mang theo rất nhiều vật chất khác nhau (rác rƣởi, bùn cát). Lũ đƣợc hình thành trên thung lũng sông mở rộng, trũng giữa núi hoặc cánh đồng Karst do dòng nƣớc lũ bị tắc nghẽn (với nhiều nguyên nhân) sinh ra. Có thể kể ra các trận lũ quét nghẽn dòng xảy ra tại TP Điện Biên Phủ (1996), TX Sơn La (1989), trên suối Nam Cƣờng (Bắc Cạn, 1981), TX Lạng Sơn (1986), Hƣơng Khê, Hƣơng Sơn (Hà Tĩnh, 2002, 2007), nhiều trận lũ quét xảy ra ở Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. - Lũ quét sƣờn là loại hình lũ với tốc độ dòng chảy rất lớn, lên xuống nhanh mang theo nhiều vật chất của sƣờn (Flash flood). Lũ quét sƣờn xảy ra chủ yếu trên sƣờn dốc tại các vùng tập trung nƣớc mặt. Các trận lũ quét sƣờn đã xảy ra ở Quảng Ninh, Hoàng Liên Sơn, Bắc Trung Bộ. - Lũ bùn đá (mudflow, debrisflow) là một loại hình lũ quét sƣờn đặc biệt với dòng nƣớc có lƣợng vật chất đậm đặc bùn đá và động năng lớn. Lũ bùn đá phát sinh từ thƣợng nguồn các suối nhỏ, hầu hết là phụ lƣu bậc I, II, nơi đất đá bị trƣợt lở mạnh và tuôn chảy ra các cửa suối. Có thể kể ra những trận lũ bùn đá lớn đã xảy ra tại TT Mƣờng Lay (Lai Châu, 1996), Du Tiến (Hà Giang, 2004),... Theo phân loại truyền thống, chỉ khi mật độ đất đá trong dòng nƣớc lớn hơn 60%, mới gọi là lũ bùn đá. - Lũ quét hỗn hợp là loại hình lũ xảy ra vận tốc dòng chảy lớn, cƣờng suất lũ rất lớn chiều sâu ngập tƣơng đối lớn. Lũ quét hỗn hợp có đặc trƣng trung gian của lũ quét nghẽn dòng và lũ quét sƣờn. Đây là loại hình lũ quét xảy ra phổ biến ở miền núi và thƣờng gây ra tổn thất lớn về ngƣời và của. Có thể kể ra các trận lũ quét hỗn hợp tại Quân Cây (Thái Nguyên, 1969); Nậm Cuổi (2000); xã Trƣờng Sơn (Quảng Bình, 1993).... Một đặc điểm cơ bản là lũ quét hỗn hợp xảy ra trên trũng giữa núi kích thƣớc vừa và nhỏ hoặc thềm tích tụ nằm trên sông có độ dốc lớn. Chú ý rằng từ lũ quét hỗn hợp ở đây khác với lũ quét hỗn hợp mà nhiều nhà nghiên cứu cho rằng nó là hỗn hợp của lũ quét và lũ bùn đá. Từ các hình thái lũ quét, cho thấy với các công trình ở vũng lũ quét có 2 vấn đề chính liên quan đến mất ổn định công trình là mất ổn định kết cấu thân công trình và mất ổn định nến ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 66 móng công trình. Trong đó, các mất ổn định có đặc điểm phân biệt là Mất ổn định kết cấu công trình là mất ổn định của kết cấu khung, tƣờng chịu lƣc bởi nguyên nhân trực tiếp là dòng lũ, hoặc khối bùn đá trên gây ra. Trong khi đó phần nền móng công trình vẫn ổn định. Mất ổn định phần nền móng (hình 5) là mất ổn định lật do lực ngang của dòng lũ và khối bùn đá sau lƣng tƣờng và mất ổn định trƣợt do xói của dòng lũ dƣới chân mái ta luy hoặc sự giảm bền của khối trƣợt cùng với sự xuất hiện áp lực thủy động. Nhƣ vậy, đề kiểm toán ổn định trong thiết kế công trình nếu phải tính toán kiểm tra kết cấu thì ngoài các tổ hợp tải trọng thông thƣờng phải xét đến tải trọng ngang của dòng lũ, đặc biệt với phần móng công trình phải xét trong đến khả năng giảm bền của đất nền. Mặt khác các vấn đề đƣợc đề cập cũng chính là là cơ sở để đề ra các nhiệm vụ khảo sát thủy văn và địa kỹ thuật cho công trình xây dựng ở vùng lũ quét. 3. CƠ SỞ TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH TRONG VÙNG LŨ QUÉT DO MƢA BÃO 3.1. Phƣơng trình lý thuyết tổng quát biểu diễn các mối quan hệ của áp lực dòng lũ - Phƣơng trình cân bằng nƣớc )( uzxQ b (1) Trong đó, Q lƣu lƣợng lũ zb lƣợng bốc hơi trong lƣu vực, nhƣng vô cùng nhỏ trong khoảng thời gian xẩy ra lũ quét u lƣợng thấm x lƣợng nƣớc mƣa nƣớc mặt mƣa trên diện tích lƣu vực, càng phía dƣới hạ lƣu diện tích lƣu vƣc càng lớn Khi đó x phụ thuộc vào lƣợng nƣớc. - Phƣơng trình cân bằng ổn định công trình do tác dụng của dòng lũ. Nguyên lý Bernoulli phát biểu rằng, trong một dòng chảy ổn định, tổng mọi dạng năng lƣợng trong chất lƣu dọc theo đƣờng dòng là nhƣ nhau tại mọi điểm trên đƣờng dòng đó. Điều này có nghĩa tổng động năng, thế năng và nội năng phải là hằng số. Do đó một sự tăng vận tốc của chất lƣu - hàm ý sự tăng ở cả áp suất động lực và động năng - diễn ra đồng thời với sự giảm (theo tổng của) áp suất tĩnh, thế năng và nội năng. Nếu chất lƣu chảy ra khỏi một nguồn, tổng mọi dạng năng lƣợng sẽ là nhƣ nhau trên mọi đƣờng dòng bởi vì trong nguồn năng lƣợng trên một đơn vị thể tích (tổng áp suất và thế năng hấp dẫn ρ g h) là nhƣ nhau ở khắp nơi. const P gz V 2 (2) Trong đó: V vận tốc của dòng chất lỏng tại điểm trên đƣờng dòng, g là gia tốc trọng trƣờng, Z là cao độ của điểm so với một mặt phẳng tham chiếu, với giá trị dƣơng của z-hƣớng lên trên – ngƣợc chiều với hƣớng của vectơ gia tốc trọng trƣờng, là mật độ tại mọi điểm trong chất lỏng. P là áp suất tại điểm đó, Nếu xét trên mặt cắt vuông góc với lòng sông, với giả thiết toàn bộ nƣớc ở lƣu vực chảy qua mặt cắt đó thì từ biểu thức (1) và (2) ta có: conts P gz F uzxP gz F Q b 2 )( 2 (3) Từ (3) có thể đánh giá áp lực P theo phƣơng dòng chảy lên một điểm M cố định trên mặt cắt ở trong dòng bằng vận tốc trung bình giữa các điểm trên mặt căt theo biểu thức: 0 2 )( Pgz F uzx P b (4) Biểu thức (4) là phƣơng trình lý thuyết tổng quát mô tả mối quan hệ giữa áp lực lực dòng chảy với lƣợng mƣa, lƣợng bốc hơi, thấm trên diện tích lƣu vực và mật độ dòng chảy Trong đó: zb- lƣợng bốc hơi trong lƣu vực, nhƣng vô cùng nhỏ trong khoảng thời gian xẩy ra lũ quét u- lƣợng thấm x- lƣợng nƣớc mƣa nƣớc mặt mƣa trên diện tích lƣu vực, càng phía dƣới hạ lƣu diện tích lƣu vƣc càng lớn Khi đó x phụ thuộc vào lƣợng nƣớc F- Diện tích tiết diện dòng chảy chứa điểm M g- gia tốc trọng trƣờng, ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 67 Z- cao độ của điểm so với một mặt phẳng tham chiếu, với giá trị dƣơng của z-hƣớng lên trên – ngƣợc chiều với hƣớng của vectơ gia tốc trọng trƣờng, - mật độ tại mọi điểm trong chất lỏng. P0- áp lực xác đinh ở một mặt cắt nào đó trên dòng chảy đó có cao độ Z0>Z Biểu thức (4) là cơ sở đánh giá tác dụng lên các kết công trình nằm trên dòng chảy và đánh giá khải năng xói lở bờ của dòng chảy 3.2. Dự báo xói lở bờ - Phƣơng trình cân bằng ổn định xói lở: Theo E.V Santxer, điều kiện cân bằng của một hạt cấu tạo bờ dƣới tác dụng của dòng chảy đƣợc mô tả tổng quát bởi biểu thức lý thuyết: Pcd= = f(G-Pdn) +C (5) Trong đó, Pch – áp lực nƣớc chính diện của dòng chảy - ứng suất tiếp f- hệ số ma sát G- trọng lƣợng Pdn- lực đẩy nổi bằng trọng lƣợng của thể tích nƣớc mà hạt chiếm chỗ. C- lực dính của hạt đới với bờ. Trong biểu thức này,Pcd = P. sinα với α là góc hợp bởi phƣơng dòng chảy trung bình với phƣơng dòng chảy chính diện. Thay Pcd = P. sinα vào biểu thức( 4) điều kiện cân bằng ổn định đƣợc biến thành biểu thức: 0 2 )( sin Pgz F uzx P b (6) Từ (6) và (5) có biểu thức 0 2 )( sin)C+ Pdn)-(f(G Pgz F uzx b (7) Biểu thức (7) biểu diễn về mặt lý thuyết về mối quan hệ của các chỉ tiêu dòng chảy, các chỉ tiêu đất nền khi bắt đầu xảy ra xói do tác dụng dòng chảy. Qua đó cho thấy nguy cơ xói lở bờ càng lớn khi mƣa đầu nguồn càng lớn và mặt căt dòng chảy qua điểm đó càng nhỏ. Tuy nhiên, xác định đƣợc các chỉ tiêu đó là vô cùng phức tạp nên việc áp dụng biểu thức để tính toán chính xác là không phù hợp với độ tin cậy. Mặt khác thực tế cho thấy, bên cạnh xói bở còn có sạt lở bờ. Xói mòn sông là việc loại bỏ trực tiếp của các hạt đất do nƣớc chảy. Tốc độ xói mòn dòng sông đƣợc xác định bằng cả lực của nƣớc chảy (ví dụ dòng chảy nhanh hơn bằng lực nhiều hơn) và khả năng chống xói mòn của vật liệu nằm ở bên bờ (ví dụ đất sét thƣờng có khả năng chống xói mòn cao hơn cát). Sạt lở xảy ra khi trọng lƣợng của một dòng sông lớn hơn sức mạnh của đất, khiến bờ sụp đổ. Quá trình này phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm cƣờng độ bên trong của đất (ví dụ đất sét so với cát), hàm lƣợng nƣớc trong đất và thảm thực vật. Xói mòn đáy và sạt lở là 2 quá trình nối tiếp và đan xen nhau. Xói mòn ở đáy của bờ tạo ra một góc bờ dốc hơn hoặc các khối đất nhô ra không ổn định hơn và có khả năng sụp đổ. Các quá trình này bao gồm các chu kỳ làm ƣớt và làm khô hoặc đóng băng và tan băng làm suy yếu bờ đất và làm cho nó dễ bị xói mòn hơn. Một hình thức xói mòn bổ sung đƣợc gọi là xói mòn thấm. Điều này xảy ra khi nƣớc ngầm chảy ra từ một dòng suối với lực đủ mạnh để làm xói mòn vật liệu trên bờ. Xói mòn thấm có thể đƣợc gọi là một "đƣờng ống" vì một hệ thống "đƣờng ống" đất của đất sét bị xói mòn. Tóm lại, qua các biểu thức của phƣơng trình cân bằng cho thấy lực tác dụng của dòng chảy lũ vào công trình cùng nhƣ 2 bờ của dòng chảy phụ thuộc vào nhiều các thông số, trong đó mỗi thông số lại phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác, thậm chí còn biến đổi theo cả không gian và thời gian. Do đó, để đánh giá đƣợc lực tác dụng của dòng lũ lên công trình và khả năng xói lở bờ phụ thuộc chặt chẽ vào kết quả khảo sát thủy văn, đia kỹ thuật, trong đó không thể thiếu các tài liệu và kết quả quan trắc 4. CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH TRONG VÙNG LŨ QUÉT Vùng lũ quét là vùng địa hình phân cắt có khả năng hội tụ nƣớc mƣa, nƣớc mặt vào dòng chảy lƣu lƣợng lớn vận tốc lớn. Điều đó cho thấy, trong vùng lũ quét vẫn có các địa điểm không trực tiếp chịu tác dụng của lũ quét. Hơn nữa lũ quét chỉ diễn ra trong khoảng thời gian nhất định thƣờng không quá 6 h. Do đó xét về ổn định công trình do tác dụng lũ quét có các biện pháp mang tính nguyên tắc có bản đƣợc lự chọn theo thứ tự ƣu tiên nhƣ sau: ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 68 - Chọn địa điểm xây dụng trên vùng địa hình bằng phẳng cao hơn mực nƣớc lũ cao nhất của khu vực. - Loại bỏ các yếu tố để hội tụ các điều kiện hình thành lũ quét, nhƣ khơi thông dòng chảy, trồng cây gây rừng - Tạo các bẫy lũ quét vào những vị trí không ảnh hƣởng đến ổn định công trình nhƣ các hồ treo trong các hốc Karst - Nếu các giải pháp trên không thể thực hiện đƣợc thì tùy thuộc vào vị trí của công trình trong dòng lũ sẽ có các giải pháp đƣợc lựa chọn nhƣ sau: Đối với các công trình ở trong dòng lũ, lựa chọn kiến trúc nhà từ 2 tầng đến 3 tầng, trong đó kết cấu chịu lực cho tầng 1 (tầng trệt) là khung bê tông cốt thép không tƣờng bao, các tầng trên có thể kết cấu tƣờng chịu lực để giảm chi phí. Các cột tầng 1 có tiết diện ngang hình tròn liên kết ngàm với móng. Móng công trình làm bằng vật liệu bê tông cốt thép hoặc đá xây và cao trình đỉnh móng thấp hơn cốt tự nhiên, sao cho trọng lƣợng của móng và chiều sâu cũng nhƣ kích thƣớc bản móng đủ để đảm bảo ổn định dƣới tác dụng lật công trình và tải trọng đứng của công trình. Đối với các công trình trên bờ của dòng chảy: Trong trƣờng hợp này tác dụng của dòng chảy có thể gây xói lở bờ phụ thuộc vào đặc điểm cơ lý của đất đá ven bờ. Nếu ven bờ cấu tạo từ đất phong hóa dày thì giải pháp nền móng của công trình phải giải quyết vấn đề trƣợt lở bờ. Do đó giải pháp móng trong trƣờng hợp này là móng cọc. Nếu công trình nằm tƣơng đối xa bờ thì gia cố bờ bằng kè là giải pháp hợp lý về mặt kinh tế. Đối với công trình liền kề các ta luy có khả năng xuất hiện lũ quét: Trong trƣờng hợp này tác dụng lũ quét đến mất ổn định công trình là gián tiếp thông qua sự hình thành khối trƣợt ta luy. Chính khối trƣợt này sẽ tác dụng lên các kết cấu thân công trình và gây sụp đổ. Thực tế cho thấy các thiệt hại tính mạng và tài sản trong trƣờn hợp này khá phổ biến trong vùng lũ quét. Do đó giải pháp ổn định mang tính nguyên tắc trong trƣờng hợp này là loại bỏ các yếu tố gây ra khối trƣợt hoặc hạn chế ảnh hƣởng của khối trƣợt đến công trình, có thể thấy một biện pháp cụ thể nhƣ sau: bao phủ bề mặt bằng thảm thực vật; xây dựng hệ thống rãnh thu nƣớc trên mặt để chủ động đƣa nƣớc ra khổi vùng ảnh hƣởng; đặt neo, đinh đất chống trƣợt; tƣờng kè ta luy Lựa chọn biện pháp nào trong số các biện pháp đã nêu sẽ tùy thuộc chiều cao và đặc tính cơ lý đất đá ở ta luy. Kết luận: Với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mƣa nhiều và địa hình đồi núi phân cắt nhƣ vùng miền núi Việt Nam thì xẩy ra lũ quét là một quy luật tất yếu theo định kỳ hàng năm trên các dạng địa hình đặc trƣng với sức mạnh tàn phá khác nhau. Nhƣng để chúng gây ra thiệt tính mạng, tài sản còn tùy thuộc vào nhận thức con ngƣời. Trong đó, nhận thức về xuất hiện lũ quét chỉ diễn ra trong thời gian ngắn không quá 6 h trong cả khoảng thời gian 1 năm và công trình trong vùng lũ quét phải là nơi trú ngụ an toàn khi xảy ra lũ quét, cùng với yêu cầu cảnh báo sớm sự xuất hiện lũ quét, đó là những cở sở mang tính nguyên tắc để lựa chọn các giải pháp ổn định cho công trình trong vùng lũ quét TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] V.D Lômtadze. Địa chất động lực công trình 1982 (bản dich tiếng Nga) NXB KH&KT [2] Ibada-Zade Iu. A., Kiacbeili T.H. 1966, Biến hình lòng sông (tiếng Nga),Baku,. [3] Hoàng Văn Quý, Lê Văn Thuận, Lê Bá Sơn ,2005, Cơ học chất lỏng ứng dụng, Nhà xuất bản Hà Nội [4] Versteeg, H.K, and Malalasekera, W, 2007. An introduction to Computational Fluid Dynamics. The Finite Volume Method- 2 edition, Longman Scientific & Technical, Essex, United Kingdom Người phản biện: PGS.TSKH VŨ CAO MINH
File đính kèm:
- on_dinh_cong_trinh_trong_vung_lu_quet.pdf