Thiết lập mô hình thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng xói ngầm dưới đáy cống qua đê trên nền cát có xét đến ảnh hưởng của cọc bê tông cốt thép

Trong thời gian qua đã xảy ra nhiều sự cố cống dưới đê trên nền cát do xói ngầm và phần lớn các sự cố đều xảy ra ở các cống có gia cố nền bằng cọc bê tông cốt thép. Để phân tích được hiện tượng thấm dưới đáy cống qua đê trên nền cát có xét đến trạng thái ứng suất khi có và không có cọc bê tông cốt thép, trong nghiên cứu này, mối quan hệ toán học giữa các yếu tố thủy lực, công trình, đất nền đã được thiết lập dựa trên phương pháp phân tích thứ nguyên. Trên cơ sở đó, một mô hình thí nghiệm đã được thiết kế để thực hiện các sê ri thí nghiệm với các điều kiện khác nhau. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm sẽ giúp thu được các dữ liệu cần thiết phục vụ công tác thiết kế, cảnh báo an toàn.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ*

2. NỘI DUNG, MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾP CẬN

2.1. Nội dung nghiên cứu

2.2. Mục tiêu nghiên cứu

2.3. Cách tiếp cận

3. THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4. XÁC ĐỊNH KỊCH BẢN THÍ NGHIỆM

5. THIẾT KẾ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

5.1. Tổng quan về các mô hình thí nghiệm xói ngầm

5.2. Thiết kế mô hình thí nghiệm xói ngầm

6. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Quốc Dũng (2006), Nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ để sửa chữa nâng cấp cống dưới đê sông Hồng và sông Thái Bình, Đề tài độc lập cấp Nhà nước, Viện Khoa học Thủy lợi, Hà Nội.

[2] D. Marot, A. Rochim, H.H. Nguyen, F. Bendahmane, L. Sibille (2014), “Suffusion sensibility characterization of saturated soil”, Tuyển tập các báo cáo tại Hội thảo quốc tế An toàn đê, đập đất loại vừa và nhỏ, Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước, Hà Nội.

[3] Dirk de Lange (2013), On the possibility of simulating pile set-up in sand by means of centrifuge model testing, M.Sc. Thesis, Delft University of Technology, Rotterdam.

[4] Phạm Ngọc Quý (2013), Nghiên cứu thực nghiệm thủy lực, Bài giảng dùng cho cao học, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội.

[5] Bertram, G. E. (1940). "An Experimental Investigation of Protective Filters", Harvard Soil Mechanics Series No. 7, Graduate School of Engineering Harvard University, Cambridge, MA.

[6] Sherard, J.L., Dunnigan, L.P., Talbot, J.R. (1984). “Basic properties of sand and gravel filters”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 110(6), 684-700.

[7] Kenney, T. C., and Lau, D. (1985), “Internal stability of granular filters”, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 22(2), 215–225.

[8] Skempton, A. W. and Brogan, J. M. (1994), “Experiments on piping in sandy gravels”, Geotechnique, 44(3), 449–460.

[9] Wilhelm, Th. (2000), Piping in Saturated Granular Media, Ph.D. Thesis, University of Innsbruck.

[10] Tomlinson, S. S., and Vaid, Y. P. (2000), “Seepage forces and confining pressure effects on piping erosion”, Canadian Geotechnical Journal, 37(1), 1–13.

[11] Foster and Fell (2001), “Assessing Embankment DamFilters that do not Satisfy Design Criteria”, ASCE JournalGeotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.127(5).

[12] Tô Xuân Vu (2002), Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng đặc tính biến dạng thấm của một số trầm tích đến ổn định nền đê (lấy ví dụ một đoạn đê sông Hồng), Luận án Tiến sĩ Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

[13] Sterpi, D. (2003), “Effect of the erosion and transport of fine particles due to seepage flow”, International Journal of Geomechanics, 3(1), 111–122.

[14] Fannin, R.J., Moffat, R. (2006), “Observations on internal stability of cohesionless soils.”, Géotechnique, 56 (7), 497–500.

[15] Yacine Sail, Didier Marot, Luc Sibille, Alain Alexis (2011), “Suffusion tests on cohesionless granular matter”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, 15(5), 799-817.

[16] Ricardo Moffat, R. Jonathan Fannin, and Stephen J. Garner (2011), “Spatial and temporal progression of internal erosion in cohesionless soil”, Canadian Geotechnical Journal, 48, 339-412.

[17] Didier Marot, Van Duong Le, Jacques Garnier, Luc Thorel, Philippe Audrain (2012), “Study of scale effect in an internal erosion mechanism: centrifuge model and energy analysis”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, 16(1), 1–19.

[18] Benahmed, N., and Bonelli, S. (2012), “Internal erosion of cohesive soils: laboratory parametric study”. ICES 6-Paris, 1041-1047.

[19] Yuan Wang, Xiaodong Ni (2013), “Hydro-mechanical analysis of piping erosion based on similarity criterion at micro-level by PFC3D”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, 17(1), 187-204.

[20] Sato, M., Kuwano, R., (2010a), “Model tests for the evaluation of formation and expansion of a cavity in the ground: Proceedings of Seventh International Conference on Physical Modelling in Geotechnics, Zurich, 581–586

[21] Sato, M., Kuwano, R., (2010b), “Fundamental study of permeability change around buried structures in sandy ground”, Proceedings Eighth International Symposium on New Technologies for Urban Safety of Mega Cities in Asia, Kobe, 607–615

[22] L. Ke, A. Takahashi (2014), “Triaxial erosion test for evaluation of mechanical consequences of internal erosion”, Geotechnical Testing Journal, 37 (2), 347-364. [23] D.S. Chang, L.M. Zhang (2013a), “Critical Hydraulic Gradients of Internal Erosion under Complex Stress States”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 139(9), 1454 – 1467.

[24] Sho Kimura, Hiroaki Kaneko, Takuma Ito, Hideki Minagawa (2014), “The Effect of Effective Normal Stress on Particle Breakage, Porosity and Permeability of Sand: Evaluation of Faults around Methane Hydrate Reservoirs”, Tectonophysics, 630, 285-299.

[25] Saman Azadbakht (2015), Analytical and Experimental Modeling of Internal Erosion in Porous Media, M.Sc. Thesis, Department of Civil and Environmental Engineerin g University of Alberta.

[26] Sato, M., Kuwano, R. (2015), “Influence of location of subsurface structures on development of underground cavities induced by internal erosion”, Soils Found, 55(4), 829–840.

[27] Luc Sibille, Didier Marot, Yacine Sail (2016), “A description of internal erosion by suffusion and induced settlements on cohesionless granular matter”, Acta Geotechnica, Springer Verlag, 10 (6), 735-748.

[28] Shuang Wang, Jian-sheng Chen, Hai-qing He, Wen-zheng He (2016), “Experimental study on piping in sandy gravel foundations considering effect of overlying clay”, Water Science and Engineering, 9(2), 165-171.

[29] Đặng Quốc Tuấn (2017), Nghiên cứu đánh giá an toàn đê Hữu Hồng đoạn qua Hà Nội trong điều kiện biến đổi khí hậu, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội.

[30] Farzad Ferdos, Bijan Dargahi, Luca Solari (2018), “Mechanism of Suffusion Erosion Phenomenon in Porous Media”, Journal of Geology and Geoscience, 2(1).

[31] D.S. Chang, L.M. Zhang (2013), “Extended internal stability criteria for soils under seepage”, Soils and Foundations, 53(4), 569–583.

[32] Bùi Văn Trường (2015), “Kết quả bước đầu nghiên cứu xói ngầm, cát chảy nền đê sông bằng phương pháp thí nghiệm hiện trường”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, 50, tr. 133-139.

[33] ASTM 2434-65 (reapproved 2000), Standard test method for permeability of granular soils (constant head).

Xem bài báo tại đây: Thiết lập mô hình thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng xói ngầm dưới đáy cống qua đê trên nền cát có xét đến ảnh hưởng của cọc bê tông cốt thép

Tác giả:

Đinh Xuân Trọng - Viện Thủy công

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI