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.

pdf 6 trang kimcuc 5100
Bạn đang xem tài liệu "Ổn định công trình trong vùng lũ quét", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Ổn định công trình trong vùng lũ quét

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:

  • pdfon_dinh_cong_trinh_trong_vung_lu_quet.pdf