Nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt thực vật đa loại bảo vệ bề mặt bờ dốc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của bài viết nhằm nghiên cứu và ứng dụng phương pháp rải hạt cỏ trộn đất tại đường cao tốc Bắc Giang - Lạng Sơn và trên mẫu tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Địa kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông vận tải cho thấy, giải pháp này tạo lớp phủ xanh trên bề mặt dốc một cách hiệu quả. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt thực vật đa loại bảo vệ bề mặt bờ dốc

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ PHUN HỖN HỢP BÙN ĐẤT KẾT HỢP HẠT THỰC VẬT ĐA LOẠI BẢO VỆ BỀ MẶT BỜ DỐC NGUYỄN Ả À* NGUYỄN ỨC MẠN * , NGUYỄN T LN * , NGUYỄN T Ị P ƢƠNG T ẢO*, TRẦN T AN V ỆT** Application research of spraying soil mixed grass seeds method in protecting the slope surface Abstract: The vegetable matter on the slope, especially the cut embankment through the hilly and mountainous areas, does not only create the ecological landscape, but also has an important role in preventing surface erosion, reducing local slide and increasing slope stability due to their ability to enhancing soil shear strength due to their root system [1-4]. Research results and application of the spraying soil mixed grass seeds method at Bac Giang - Lang Son highway and on samples in the laboratory of Geotechnical Department, University of Transport and Communications shows that this solution not only effectively creates a green cover on the slope surface, especially with slope that have infertile soil layer or weathered sedimentary rock, but also increased significantly in soil shear strength (cohesion increased 2.25 - 2.27 times and the friction angle increased from 1.23 to 1.79 times) and the slope stability safety factor increased from 0.99% to 14.88%. Keywords: Slope surface, vegetable matter, green solution, plant root, slope. 1. ẶT VẤN Ề * điểm lớn là dễ triển khai và khai thác nguồn Ứng dụng giải pháp xanh che phủ và nhằm nhân công địa phƣơng tốt, xong hiệu quả phủ bảo vệ bề mặt bờ dốc là hƣớng ƣu tiên áp dụng xanh phụ thuộc nhiều vào đặc điểm thổ nhƣỡng từ nhiều năm qua trên thế giới và ngày càng trên mặt bờ dốc, độ dốc địa hình, chất lƣợng thi đƣợc quan tâm ở Việt Nam. Tác dụng đƣợc thừa công và thƣờng chỉ sử dụng đƣợc một loại cỏ nhận từ lớp thực vật phủ trên bờ dốc không chỉ hay thực vật. Khắc phục đƣợc nhiều nhƣợc điểm chống xói bề mặt, giảm nguy cơ sụt trƣợt, đặc lớn này, trong cùng điều kiện khí hậu, độ dốc biệt với trƣợt nông hay cục bộ, mà còn tạo cảnh địa hình, giải pháp công nghệ phun hỗn hợp bùn quan sinh thái và bảo vệ môi trƣờng [1-16]. đất kết hợp hạt thực vật đa loại không chỉ tạo và Việc tạo lớp phủ thực vật trên các bờ dốc hiện giữ lớp đất màu có chất kết dính cũng nhƣ dinh nay phổ biến sử dụng nhƣ cấy khóm trực tiếp, dƣỡng để duy trì sự sinh trƣởng của thực vật giâm cành, gieo hạt cỏ thủ công, trồng thủ công trong giai đoạn ban đầu, mà còn đồng thời tạo trên bao đất sinh thái hay kết hợp ô ngăn hình lớp phủ thực vật nhiều tầng từ cỏ mọc nhanh mạng (Geocell). Giải pháp thủ công này có ƣu thấp (ví dụ nhƣ cỏ gà), kết hợp cỏ mọc lan rễ chùm cao (ví dụ cỏ Tƣớc mạch) hay với cây * Trường Đại học Giao thông vận tải thân gỗ nhƣ đậu săng... rễ cọc mọc chậm [16]. ** Công ty CP PTCN bảo vệ bờ dốc ATV Việt Nam Email: haihadkt@utc.edu.vn Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thử nghiệm 18 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021
đƣợc triển khai của nhóm nghiên cứu và công ty tuyến Km70+069 - Km70+521, Km86+320 - ATV Việt Nam tại một số vị trí bờ dốc nền Km86+920, Km89+760 - Km90+056 và đƣờng đào có điều kiện địa chất khác nhau tại Km91+006 - Km91+560 trên đƣờng cao tốc 10 vị trí (khoảng 10000m2) trên cao tốc Bắc Bắc Giang - Lạng Sơn. Các vị trí thử nghiệm Giang - Lạng Sơn từ năm 2019 cho thấy, hiệu này đƣợc gia cố đề phòng mất ổn định bờ dốc quả với tốc độ phủ xanh nhanh (cỏ sinh trƣởng theo thiết kế với kết cấu đinh đất độ dài khác nhanh), tạo lớp phủ thực vật kín nhiều lớp, mà nhau kết hợp khung bê tông cốt thép. Giải còn phủ xanh tốt ngay trong điều kiện bờ dốc pháp phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt cỏ đa không có lớp đất - lớp đá bột kết và sét kết loại đƣợc đề nghị ứng dụng thi công thử phong hóa với độ dốc địa hình 45 - 55 độ. Khi nghiệm để tạo lớp phủ xanh, chống xói mòn thử nghiệm trong phòng, hệ rễ không chỉ phát và bảo vệ bề mặt bờ dốc. triển nhanh, sâu và thể hiện rõ mật độ thay thế Phù hợp với yêu cầu tại [1,2,3,16], các vị trí chiếm chỗ trong nền đất, mà kết quả thí nghiệm bờ dốc lựa chọn thi công thử nghiệm đã đƣợc cắt mẫu đất cho thấy sự gia tăng đáng kể về sức gia cố nhằm đề phòng trƣợt khối bằng. Điều chống cắt và rất phù hợp một số nghiên cứu đã kiện địa chất của bờ dốc đặc trƣng bởi thành có [16]. phần đất đá phong hóa không đều từ các đá trầm 2. NG ÊN CỨU T Ử NG ỆM G Ả tích lục nguyên (sét kết, bột kết). Tất cả các vị P P CÔNG NG Ệ P UN N ẤT K T trí này đều không có đủ lớp đất màu cần thiết ỢP ẠT T ỰC VẬT A LOẠ ẢO VỆ cho sự phát triển của thực vật giai đoạn đầu, đặc Ề MẶT Ờ DỐC biệt một số vị trí bề mặt bờ dốc là đá phong hóa Giải pháp phun hạt cỏ, hạt thực vật lên mặt rất nghèo dinh dƣỡng cho phát triển thực vật. bờ dốc đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới áp dụng từ Lựa chọn cây trồng là một phần quan trọng những năm 50-70 thế kỷ trƣớc [1,16]. Việc trộn trong công việc thiết kế công trình phủ xanh. Nó hạt cỏ hay hạt thực vật với đất mùn có sử dụng không chỉ quyết định hiệu quả của việc phủ thiết bị phun lên bờ dốc, hoặc tạo lớp thảm hay xanh dốc, mà còn trực tiếp quyết định phƣơng bao sinh thái chứa sẵn hạt cỏ ... hiện đƣợc sử pháp quản lý bảo trì và chi phí trong giai đoạn dụng rất phổ biến tại Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài sau đó. Loan, Trung Quốc ... Nhiều nghiên cứu cũng nhƣ theo [16] chỉ ra Giải pháp công nghệ phun hỗn hợp bùn đất rằng, khi phủ xanh bờ dốc ƣu tiên sử dụng các trộn hạt thực vật đƣợc áp dụng lần đầu năm loài cây bản địa để nhanh chóng hình thành các 1950 tại Mỹ, đến năm 1977 áp dụng rộng rãi quần thể thực vật ổn định và tích hợp chúng vào trên khắp Châu Âu [16]. Tại Trung Quốc, giải thảm thực vật của khu vực. pháp này đƣợc áp dụng lần đầu năm 1996, sau Trong thử nghiệm này, 03 giống thực vật nhiều cải tiến, hoàn thiện và đến 2018 đã ban đƣợc lựa chọn phù hợp chỉ dẫn chung theo [16]: hành tiêu chuẩn kỹ thuật CJJ/T 292-2018 liên 1) Loại cỏ phát triển nhanh chóng, dễ phục hồi quan công nghệ này. Năm 2018 lần đầu giải và dễ thoái hóa – cỏ gà hay còn gọi cỏ chỉ pháp công nghệ này đƣợc đƣa về Việt Nam, (Bermuda); 2) Cỏ mọc lan sống lâu mọc chậm và trong khoảng từ tháng 5 đến 12 năm 2019 hơn loại cỏ thứ nhất lựa chọn giống Tƣớc mạch đƣợc nhóm nghiên cứu và Công ty CP Phát (Bromegrass - bromus inermis); 3) Loại cây bụi triển Công nghệ bảo vệ bờ dốc ATV Việt Nam thân gỗ, rễ cọc, thích nghi điều kiện bờ dốc đất triển khai thi công thí điểm cho 10 vị trí bờ đá kém dinh dƣỡng sử dụng cây đậu săng dốc nền đào có điều kiện địa hình, địa chất, (Pigeon Pea - cajanus cajan). cũng nhƣ độ cao khác nhau rải rác trên đoạn Ngoài việc cho phép phủ xanh trên các bờ ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 19
dốc có cấu tạo địa chất kém dĩnh dƣỡng, điểm nhấn kỹ thuật khác đáng chú ý là việc lựa chọn nhiều giống thực vật khác nhau ngoài không chỉ tạo lớp phủ nhiều lớp, mà còn sử dụng loại cỏ mọc nhanh (Bermuda) dƣỡng sinh và giữ ẩm cho giai đoạn đầu sinh trƣởng của các giống thực vật còn lại. Ngoài công tác thiết kế hỗn hợp bùn đất, lựa chọn và chuẩn bị giống hạt thƣc vật cũng nhƣ các công tác chuẩn bị thi công liên quan khác, H nh 2. Phun hỗn hợp bùn đất lẫn hạt thực vật trình tự thi công thử nghiệm áp dụng theo [16] gồm các bƣớc chính sau: Rải và định vị 01 lớp lƣới thép d4mm, mắt lƣới 40x40mm trên bề mặt bờ dốc để giữ lớp phủ nền (lớp đất màu) (Hình 1); phun 2 lớp bùn đất mầu trộn chất kết dính (đảm bảo lực dính đơn vị c>25kPa), chất hữu cơ (không nhỏ hơn 5%) để tạo lớp phủ nền đủ dày 5-6cm; lớp phun bùn đất lần thứ 3 đƣợc trộn thêm hạt của 03 loại thực vật đã lựa chọn (Hình 2); hoàn thành công tác phun lớp phủ nền có hạt H nh 3. Phủ lớp vải địa kỹ thuật tự tiêu bảo vệ thực vật tiến hành che phủ bờ dốc bằng lớp chống xói giai đoạn đầu sau khi phun bùn đất màng địa kỹ thuật tự tiêu (vải địa kỹ thuật không dệt loại mỏng tự tiêu) (Hình 3). Công tác Sau 7 ngày, cỏ mọc nhanh 4-7cm chăm sóc sau đó tiến hành phụ thuộc thời tiết để lựa chọn số lần cũng nhƣ thời điểm tƣới nƣớc cho thực vật sinh trƣởng và phát triển ở giai Sau 21 ngày, 2 loại cỏ dài 10 – 20cm đoạn đầu. Sau 40 ngày, cỏ Tƣớc mạnh phát triển mạnh 4 tháng cây đậu săng phủ kín H nh 4. Quá tr nh phát tri n cỏ và thực vật tại km91+200 trên Cao tốc Bắc Giang - Lạng Sơn Điểm dễ nhận thấy từ nghiên cứu thử nghiệm giải pháp phun hỗn hợp bùn đất với hạt thực vật đa nguồn gốc không chỉ lợi thế về thời gian sinh trƣởng và phát triển nhanh của lớp cỏ, tồn tại qua mùa đông khắc nghiệt, mùa mƣa dễ bị rửa trôi đất, mà đặc biệt còn có thể phủ xanh trên bề H nh 1. Lắp đặt và ghim giữ lưới thép mạ k m mặt bờ dốc nền đào từ các đá trầm tích cơ học trên mặt bờ dốc giữ lớp đất phun rất nghèo dinh dƣỡng (Hình 5). 20 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021
tƣơng đồng với thi công thực tế ngoài công trƣờng. Nghĩa là, khi đủ ánh sáng, sau 7 - 14 ngày loại cỏ mọc nhanh (cỏ gà) đã phát triển đƣợc 4 - 15 cm, và sau 14 ngày cỏ thứ 2 (Tƣớc mạnh) cũng xuất hiện đạt chiều cao 1 - 4 cm. H nh 5. Thảm thực vật phủ xanh trên bờ dốc cấu tạo địa chất nghèo dinh dưỡng sau 40 – 70 ngày 3. PHÂN TÍCH VAI TRÒ LỚP RỄ THỰC H nh 6. Quá tr nh nghiên cứu th nghiệm trong VẬT TỚI ỔN ĐỊNH BỀ MẶT BỜ DỐC các môi trường khác nhau Trong nghiên cứu này, tƣơng tự thi công thử hiện trƣờng, lựa chọn 03 loại gồm cỏ gà Trƣờng hợp ít thuận lợi khi thiếu ánh sáng và (Bermuda), cỏ Tƣớc mạch (Bromegrass) và cây kém chăm sóc (tƣới nƣớc ít hơn), hạt giống nảy đậu săng (Pigeon Pea) để thực hiện thử nghiệm, mầm sau một thời gian dài hơn ngay cả với các phân tích quá trình phát triển và vai trò lớp rễ mẫu thử nghiệm trong phòng. của chúng tới sự gia tăng sức kháng cắt của đất 3.2. Sự thay đổi cƣờng độ chống cắt của đất trên các mẫu trong phòng. khi có lớp rễ thực vật 3.1. Nghiên cứu thử nghiệm Các nghiên cứu về tác dụng của rễ thực vật Cùng với quá trình thi công thử nghiệm tại nói chung, rễ cỏ nói riêng tới sự gia tăng cƣờng hiện trƣờng, mô hình thử nghiệm trong phòng độ chống cắt của đất đƣợc nghiên cứu khá nhiều đƣợc thực hiện với 5 thùng mẫu thu thập tại trên thế giới, điển hình có công trình nghiên cứu chính vị trí thi công trên đƣờng cao tốc Bắc của Wu (1979,1988,2010,2015) [4], Khalilnejad Giang – Lạng Sơn. Quá trình tạo mô hình thử và nnk (2012) [5], [6], [8]–[10]. nghiệm đƣợc thực hiện gồm các bƣớc chính: Wu và cộng sự (1979) đã đƣa ra phƣơng (1) lớp đất nghèo dinh dƣỡng nhƣ tại hiện pháp xác định độ gia tăng cƣờng độ chống cắt trƣờng đƣợc bố trí trong thùng xốp có lỗ thoát của đất khi có hỗ trợ của rễ thực vật [4]: nƣớc ở đáy và cạnh bên; (2) trộn hỗn hợp bùn cr  RAR.t r cos .tan sin đất, hạt cỏ và thực vật, phân bón hóa học, chất (1) phụ gia; (3) rải lớp hỗn hợp bùn đất kết hợp  1,2.RAR.t r hạt thực vật đa loại, dày khoảng 5cm; (4) nuôi với cr là độ gia tăng cƣờng độ lực dính của trồng các mẫu thử nghiệm trong các điều kiện lớp đất chứa rễ thực vật; môi trƣờng khác nhau (giàu và nghèo ánh RAR là mật độ diện tích rễ thực vật (Root sáng) và thƣờng xuyên quan sát quá trình phát Area Ratio). triển của chúng. tr là cƣờng độ chịu kéo của rễ thực vật; Kết quả thử nghiệm trên các mẫu trong θ và θ lần lƣợt là góc chịu cắt của rễ thực vật phòng thể hiện rõ, ở điều kiện tự nhiên mẫu cỏ và góc ma sát trong của đất chứa rễ thựa vật. và thực vật phát triển phù hợp cũng nhƣ khá Mật độ diện tích rễ RAR giảm dần theo độ ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 21
sâu theo quy luật hàm mũ (Young, 2005; Tuan của đất gia tăng 2,25 – 2,72 lần (tăng 125 – và Oumeraci, 2011). 172%) khi có rễ thực vật, còn góc ma sát trong Để nghiên cứu sự gia tăng cƣờng độ kháng của đất tăng 1,23 – 1,79 lần (23 – 79%). Kết quả cắt của đất khi có rễ thực vật, bƣớc đầu làm cơ xác định sự thay đổi cƣờng chống cắt này phù sở đánh giá định lƣợng hiệu quả lớp phủ thực hợp với nghiên cứu của nhiều tác giả trên thế vật nói chung, của giải pháp phủ xanh bằng giới nhƣ O.S. Nyambane và cộng sự (2011) [6], phun bùn đất lẫn hạt thực vật, ở đây thực hiện M. Mazzuoli và cộng sự (2016) [11], C. Zhou thông qua thí nghiệm cắt mẫu đất trực tiếp theo và cộng sự (2019) [12]. TCVN 4199-1995. Thí nghiệm xác định cƣờng Với kết quả nghiên cứu này, dễ nhận thấy độ chống cắt của đất nghiên cứu đƣợc thực hiện “hệ thống kết cấu rễ thực vật” có tác dụng giữ với hai trƣờng hợp có và không có lớp phủ thực cho các phần tử hạt đất không những khỏi bị vật đƣợc lấy trực tiếp trên các mẫu trong hộp cuốn trôi đi dƣới tác dụng của dòng chảy mà thử nghiệm. Tổ hợp 03 mẫu đất mỗi loại đƣợc còn làm gia tăng mạnh mẽ khả năng chống phá tiến hành thí nghiệm cắt tại phòng thí nghiệm hủy khối đất phần có lớp rễ phủ thực vật. Khi Địa kỹ thuật, trƣờng Đại học GTVT, kết quả bộ rễ thực vật ăn xuống xuyên qua mặt trƣợt trung bình thể hiện trên bảng 1. tiềm năng của khối đất, các dịch trƣợt dọc theo đó sẽ làm xuất hiện ứng suất kéo trong rễ cỏ, thành phần ứng suất tiếp tuyến với mặt trƣợt sẽ trực tiếp góp phần kháng trƣợt, trong khi đó thành phần ứng suất pháp tuyến với mặt trƣợt sẽ làm tăng áp suất tác dụng trực tiếp lên mặt trƣợt, qua đó cũng góp phần kháng trƣợt. Với đặc điểm này, có thể thấy, lớp rễ và thảm thực Hình 7. Mẫu đất th nghiệm có rễ thực vật vật không chỉ góp phần cản dòng chảy mặt khi mƣa, chống xói mòn bề mặt, tạo cảnh quan ảng 1. Cƣờng độ chống cắt của sinh thái, mà hơn hết có tác dụng chống mất ổn các mẫu đất nghiên cứu định cục bộ dạng sụt trƣợt nông và rất nông bề Lớp phủ mặt bờ dốc rõ ràng. 3.3. Ph n t ch vai trò của rễ thực vật đối Cỏ mọ c Không có với ổn định bề mặt bờ dốc bằng mô hình số lan Trong nghiên cứu này, tác dụng của lớp rễ Chỉ tiêu Cỏ bụ i lớp phủ (cỏ gà, thực vật trong việc gia tăng sự ổn định bề mặt (đậu săng) thực vật của bờ dốc đƣợc phân tích sơ bộ trên mô hình số tước theo phƣơng pháp cân bằng giới hạn bằng phần mạch) mềm Geostudio mô đun Slope/W, và theo γ (kN/m3) 17,00 18,70 18,70 phƣơng pháp phân tử hữu hạn bằng Plaxis 2D. Theo các nghiên cứu về tính chất thực vật c (kPa) 67,63 81,52 30,00 của các loại cỏ phủ xanh trên bờ dốc [4], [5], θ (độ ) 27,01 39,37 22,03 [8], [9] và trực tiếp đo trên các mẫu thử nghiệm, thì có tới 60% tổng lƣợng rễ cỏ tập trung ở lớp Kết quả thí nghiệm cho thấy sự có mặt của rễ sát mặt dày 5 - 10 cm và chiều dày làm việc của thực vật trong lớp đất phủ làm gia tăng đáng kể thảm cỏ thông thƣờng (độ ăn sâu của rễ cỏ) chỉ cƣờng độ chống cắt của đất. Cƣờng độ lực dính vào khoảng 20 cm đến 30 cm tính từ bề mặt [4], 22 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021
[9], [10]. Cốt đất đƣợc cỏ ken dày tại lớp sát 65 BỜ DỐC CÓ LỚP PHỦ THỰC VẬT (CỎ MỌC LAN) mặt làm gia tăng liên kết giữa các hạt đất, ngăn 60 55 2.041 không cho các hạt đất bị nƣớc cuốn trôi. Lớp sát 50 mặt này có tính dẻo khi bị ẩm và có độ thấm 45 Lop 2 cao. Nhờ các tính chất này mà lớp sát mặt có 9A Y 40 CL khả năng chống xói cao hơn nhiều so với các 35 CL lớp đất ở phía dƣới sâu [4], [6], [8]. 30 9B Mặt cắt địa chất phân tích mô hình số lấy tại 25 9B km 70+500 trên cao tốc Bắc Giang – Lạng Sơn 20 với các thông số đất nền theo kết quả khảo sát 15 28 33 38 43 48 53 58 63 68 73 78 83 88 93 98 103 108 113 phục vụ thiết kế. Các trƣờng hợp phân tích mô X hình số đánh giá tác dụng của lớp rễ thực vật H nh 8. Mô hình phân tích ổn định trượt cục bộ đƣợc thi công bằng giải pháp phun hỗn hợp bùn Kết quả phân tích ổn định trƣợt cục bộ bờ đất kết hợp hạt thực vật đa loại gồm: (1) Không dốc bằng mô hình số cho thấy sự gia tăng đáng có lớp phủ thực vật (đất không có dễ thực vật); kể hệ số ổn định cục bộ tại các cơ khi có lớp (2) có lớp phủ cỏ lan - có lớp rễ cỏ xuyên đều phủ thực vật (Hình 8, Bảng 3). vào lớp đất phủ dày 35cm; (3) trƣờng hợp có ảng 3. ệ số ổn định trƣợt cục bộ lớp phủ cây bụi - đất có rễ cỏ và rễ cây đậu săng xuyên đều vào lớp đất phủ dày 75cm. Điều kiện bề mặt bờ dốc Mặt cắt lựa chọn tính toán gồm các lớp đất Không đá chính: lớp đất phủ - sét pha lẫn ít sạn (lớp 2); Vị trí có lớp Có cỏ Có cây lớp đá bột kết và sét kết phong hóa mạnh (lớp phân tích phủ mọc lan bụi 9a); lớp bột kết và sét kết phong hóa vừa tới thực mạnh (lớp 9b). Các thông số đất nền cơ bản sử vật dụng phân tích mô hình số thể hiện bảng 2. Cơ đào số 2 1,082 1,134 1,243 Cơ đào số 3 1,162 1,227 1,329 ảng 2. Thông số đất nền sử dụng ph n t ch Khi có lớp rễ cỏ mọc lan xuyên sâu vào trong Không có lớp phủ Khi có Khi có đất giả thiết dày 35cm, hay lớp rễ cây bụi sâu thực vật rễ cỏ cây 75cm, sử dụng thông số sức chống cắt có xét tới Thông số Lớp mọc lan bụi lớp sự gia tăng nhờ lớp rễ thực vật này, kết quả Lớp 2 Lớp 9a 9b lớp mặt mặt phân tích mô hình số cho thấy, hệ số ổn định 3 γ (kN/m ) 18,7 26,6 26,6 17,0 18,7 trƣợt cục bộ tăng lên đáng kể (tăng 4,81 % - c (kPa) 30,00 30,00 54,00 67,83 81,52 14,88%) (Hình 9). θ (độ) 22,03 22,03 16,6 27,01 39,37 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 23
Sử dụng phần mềm Plaxis 2D phân tích ổn 1.500 định tổng thể bờ dốc theo phƣơng pháp phân tử 1.329 1.162 1.227 hữu hạn cho trƣờng hợp đất đá ở trạng thái tự 1.243 1.000 1.082 1.134 nhiên và bão hòa khi có hoặc không có lớp phủ thực vật với các thông số đất nền nhƣ bảng 2. 0.500 Hệ số ổn định trƣợt tổng thể cũng đƣợc cải Không có lớp thiện khi có lớp phủ thực vật dày trên bề mặt. phủ thực vật Có cỏ mọc lan Có cây bụi Trƣờng hợp đất đá ở trạng thái tự nhiên, hệ số Cơ đào số 2 Cơ đào số 3 ổn định trƣợt tăng 0,99 – 1,49%, còn bão hòa là 2,42 – 4,36% nhờ tác dụng lớp rễ cỏ và thực vật (Bảng 4 và Hình 10) H nh 9. Sự gia tăng hệ số ổn định trượt cục bộ khi có lớp rễ cỏ và thực vật ảng 4. ệ số ổn định trƣợt tổng thể Trạng thái đất đá Không có lớp phủ thực vật Có cỏ mọc lan Có cây bụi Tự nhiên 1,411 1,425 1,432 Bão hòa 1,033 1,058 1,078 Dễ nhận thấy, tác dụng lớp rễ cỏ và thực vật Nghĩa là, chiều sâu mặt trƣợt tăng theo xu thế gia thể hiện rõ tới sự gia tăng mức độ ổn định bờ tăng hệ số ổn định trƣợt dự báo khi mà lớp rễ dốc khi đất đá ở trạng thái bão hòa (tăng 2,42 - thực vật xuyên sâu vào lớp đất bề mặt tăng. 4,36%) trong khi ở trạng thái tự nhiên tăng ít hơn khá nhiều (tăng 0,99 - 1,49%) (Bảng 4, Hình 11). 1.600 1.411 1.425 1.432 1.033 1.058 1.200 1.078 H nh 11. Mặt trượt dự báo khi không có lớp 0.800 phủ thực vật Không có lớp phủ thực vật Có cỏ mọc lan Có cây bụi Tự nhiên Bão hòa H nh 10. Sự gia tăng hệ số ổn định trượt tổng th khi có lớp rễ cỏ và thực vật Ngoài ra, dựa vào hình ảnh phân tích mô hình H nh 12. Mặt trượt dự báo khi có lớp cỏ mọc số trên phần mềm Plaxis cho thấy, mặt trƣợt dự lan (rễ cỏ xuyên sâu 35cm) báo có xu thế tăng dần về độ sâu khi có lớp cỏ mọc lan và cỏ với cây bụi (Hình 12, 13, 14). 24 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021
(11/2020) Điểm chú ý khác, phù hợp với khuyến cáo [16], việc phủ xanh bằng giải pháp kỹ thuật này thu đƣợc hiệu quả cao hơn với tỷ lệ sinh trƣởng hạt thực vật tốt hơn, giảm thiểu nguy cơ trôi lớp đất nền phun ở giai đoạn đầu nếu đƣợc tiến hành H nh 13. Mặt trượt dự báo khi có lớp cây bụi thi công vào mùa xuân. (rễ cỏ và thực vật xuyên sâu 75cm) Điểm đáng chú ý khác từ kết quả thử nghiệm 3.4. iệu quả của giải pháp bảo vệ bề mặt cho thấy, ngoài các yêu cầu về thiết bị, thiết kế bờ dốc bằng phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hỗn hợp bùn đất hữu cơ, trình tự và yêu cầu kỹ hạt thực vật đa loại thuật thi công, hay lựa chọn giống hạt thực vật Sau 2 năm thử nghiệm hiện trƣờng, qua mùa phù hợp, thì tay nghề công nhân và kỹ thuật đông 2018 và 2019, mùa mƣa 2019 và 2020, tới phun phủ đảm bảo đều hạt thực vật trên mặt hiện tại mùa đông 2020, thể hiện rõ đƣợc hiệu cũng nhƣ công tác chăm sóc giai đoạn ban đầu quả việc phủ xanh bờ dốc bằng giải pháp phun có ý nghĩa quan trọng, quyết định việc tạo lớp hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt thực vật đa loại. phủ xanh đều, đa dạng tầng phủ. Với 3 loại cỏ và thực vật lựa chọn thử nghiệm 4. K T LUẬN cỏ gà, Tƣớc mạch và đậu săng, không chỉ có Giải pháp kỹ thuật phun hỗn hợp bùn đất kết thời gian sinh trƣởng khác nhau, đa dạng sinh hợp hạt cỏ đa loại không chỉ tạo lớp phủ xanh học, tạo lớp phủ thực vật bề mặt 2- 3 tầng, mà trên mặt bờ dốc đất thuận lợi dinh dƣỡng, mà còn tạo đƣợc lớp rễ bám phủ bề mặt và xuyên còn hiệu quả cho cả trƣờng hợp đá trầm tích cơ sâu nhờ cây bụi thân gỗ - đậu săng. Điểm dễ học phong hóa chƣa hoàn toàn nghèo dinh nhận thấy khác, sau gần 3 năm, phần lớp đá dƣỡng và đồng thời tạo lớp thực vật nhiều lớp phong hóa nghèo dinh dƣỡng, cỏ hay thảm thực bảo vệ bề mặt bờ dốc. vật tự nhiên chƣa xuất hiện trên mặt, nhƣng lớp Hiệu quả gia tăng sức chống cắt của đất nhờ phủ thực vật thi công theo giải pháp kỹ thuật lớp rễ thực vật trong điều kiện trong phòng, đảm phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt thực vật đa bảo mật độ đủ dày và còn tƣơi đƣợc cải thiện rõ loại phát triển mạnh mẽ và sinh thái (Hình 15). rệt, với lực dính đơn vị tăng 2,25 - 2,27 lần và góc ma sát trong tăng 1,23 - 1,79 lần. Vị trí có cây đậu săng – Bƣớc đầu phân tính định lƣợng hiệu quả lớp cỏ Tƣớc mạnh – Cỏ gà rễ cỏ và thực vật cho thấy, với lớp phủ có rễ cỏ và thực vật dày xuyên sâu 35 - 75cm, hệ số ổn định trƣợt nông (cục bộ) bờ dốc nền đào có thể tăng 4,81 - 14,88%, còn hệ số ổn định tổng thể có thể tăng 0,99 - 4,36%. LỜ CẢM ƠN Vị trí phun cỏ gà và cỏ Tƣớc mạch Nghiên cứu này đƣợc tài trợ bởi Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải trong đề tài mã H nh 14. Hiệu quả phủ xanh bờ dốc trong điều số T2020-CT-028. Tác giả xin chân thành kiện lớp phủ nghèo dinh dưỡng tại đường cao cảm ơn Bộ môn Địa kỹ thuật, trƣờng Đại tốc Bắc Giang - Lạng Sơn sau 2 năm thi công học Giao thông Vận tải, Công ty Cổ phần ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 25
xây dựng và phát triển hạ tầng ATV Việt no. 216849. Springer International Nam đã hỗ trợ trong quá trình thực hiện Publishing, 2018. nghiên cứu thực nghiệm. [9] Y. Chok and W. Kaggwa, “Modelling the effects of vegetation on stability of TÀ L ỆU T AM K ẢO slopes,” Aust. …, no. September 2014, pp. 391–397, 2004. [1] H. Haofeng, W. Liwang, N. Hailong, Z. [10] K. H. Eab, S. Likitlersuang, and A. Dalin, Z. Jiangang, and J. Jianbo, Takahashi, “Laboratory and modelling “多阶梯边坡植被恢复技术在公路建设中的应 investigation of root-reinforced system for slope ,” pp. 11–13, 2013. stabilisation,” Soils Found., vol. 55, no. 5, pp. [2] Fox, P.J., T.H. Wu, and B. Trenner, 1270–1281, 2015, doi: “Bio-Engineering for Land Stabilization”, Final 10.1016/j.sandf.2015.09.025. report prepared for the Ohio Department of [11] M. Mazzuoli, R. Bovolenta, and R. Transportation, Columbus, 2010 Berardi, “Experimental Investigation on the [3] C. Luo, X. Guo, G. Liu, T. Zhao, and Y. Mechanical Contribution of Roots to the Shear Wang, “Green waste compost as a substitute for Strength of a Sandy Soil,” Procedia Eng., vol. turfy soil in external-soil spray seeding 158, no. September, pp. 45–50, 2016, doi: substrate,” Environ. Technol. (United 10.1016/j.proeng.2016.08.403. Kingdom), vol. 0, no. 0, pp. 1–13, 2019, doi: [12] C. Zhou, S. Zhao, W. Huang, D. Li, 10.1080/09593330.2019.1648558. and Z. Liu, “Study on the stabilization [4] T. H. Wu, “Effect of Vegetation on mechanisms of clayey slope surfaces treated by Slope Stability.,” Transp. Res. Rec., pp. 37–46, spraying with a new soil additive,” Appl. Sci., 1984, doi: 10.1016/0148-9062(85)92272-7. vol. 9, no. 6, 2019, doi: 10.3390/app9061245. [5] A. Khalilnejad, Faisal Hj. Ali, and N. [13] Nguyễn Sỹ Ngọc, Các yếu tố ảnh Osman, “Contribution of the Root to Slope hƣởng đến bờ dốc ở Việt Nam, Tuyển tập Công Stability,” Geotech. Geol. Eng., vol. 30, no. 2, trình Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ 5, pp. 277–288, 2012, doi: 10.1007/s10706-011- Hội cơ học đá Việt Nam, Hà Nội, 2006 9446-5. [14] Doãn Minh Tâm “Nghiên cứu lựa chọn [6] O. Simpson Nyambane and S. Kinyua công nghệ và điều kiện áp dụng công nghệ mới Mwea, “Root tensile strength of 3 typical plant trong phòng chống đất sụt trên các tuyến đƣờng species and their contribution to soil shear bộ” đề tài DT063008, Hà Nội, 2008 strength; a case study: Sasumua Backslope, [15] Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Uyên, Phòng Nyandarua District, Kenya,” J. Civ. Eng. Res. chống trƣợt lở đất đá ở bờ dốc – mái dốc, NXB Pract., vol. 8, no. 1, pp. 57–73, 2011. XD, Hà Nội, 2011 [7] W. Wu, “Preface,” Springer Ser. [16] CJJ/T 292-2018 - Tiêu chuẩn kỹ thuật Geomech. Geoengin., vol. 2015, no. June, p. V, công trình phủ xanh bờ dốc. Tiêu chuẩn ngành 2015, doi: 10.1007/978-3-319-11053-0. nghề Trung Quốc. Bộ xây dựng nhà ở và Nông [8] R. Veenhof and W. Wu, Root thôn - Đô thị Trung Quốc phê duyệt 2019. reinforcement to stabilize slopes, vol. 2, 26 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021
Người phản biện: PGS, TS NGUYỄN CHÂU LÂN ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 27