BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIN NAM
DOÃN VĂN HUẾ
ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG PHÂN TÍCH AN
TOÀN CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG NAM BỘ
Ngnh: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã ngành: 9 58 02 02
TM TT LUẬN ÁN TIẾN SĨ K THUẬT
Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2025
Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học Thủy lợi min Nam
Ngưi hưng dn khoa hc: PGS.TS Tô Văn Thanh
PGS.TS Mai Văn Công
Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Quang Hùng
Phản biện 2: PGS.TS Phạm Hiền Hậu
Phản biện 3: GS.TS Phạm Ngc Quý
Luận án ny được bảo vệ trưc Hội đồng chấm luận án cấp cơ sở; hp
tại: Viện Khoa hc Thủy lợi miền Nam, s 658 V Văn Kiệt, Phưng
1, Quận 5, Tp. Hồ Ch Minh.
vào hồi 8 gi 30 phút ngày 24 tháng 8 năm 2023
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quc gia Việt Nam.
- Thư viện Viện Khoa hc Thủy lợi Việt Nam.
- Thư viện Viện Khoa hc Thủy lợi miền Nam.
- 1 -
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đ tài luận án
Nam Bộ có tiềm năng kinh tế đa dạng vi đặc điểm sông rạch chằng chịt
được chi phi bởi hai hệ thng sông ln nhất trong vùng l sông Đồng Nai
và sông Cửu Long. Sông ở Nam Bộ thưng rộng, sâu, địa chất đất nền yếu
và có tc độ biến hình hng năm khá ln, vùng cửa sông thưng xuyên chịu
ảnh hưởng mạnh của sóng, gió bão, dòng chảy v nưc biển dâng do biến
đổi khí hậu; pha thượng nguồn bị chi phi bởi vấn đề khai thác và sử dụng
nguồn nưc của các quc gia khác, nhất là Trung Quc. Ngoài ra, cùng vi
các tác động lấn chiếm dòng chảy từ quá trình đô thị hóa vùng ven sông đã
v đang diễn ra rất nhanh trong thi gian vừa qua, việc khai thác cát thiếu
kiểm soát,… là những nguyên nhân gây ảnh hưởng v tác động mạnh mẽ đến
sự biến đổi của lòng dn, b sông tạo ra nơi bồi, nơi xói lở và có những đoạn
bị xói lở khá mạnh. Để chng xói lở, bảo vệ cơ sở hạ tầng các khu dân cư v
vùng sản xuất ven sông, trong những năm qua Nh nưc đã đầu tư hng
nghìn tỷ đồng cho việc xây dựng các công trình kè (CTK) bảo vệ b.
Công trình kè bảo vệ b sông đa phần lcác công trình đa mục tiêu. Tuy
nhiên về mặt an toàn, CTK lại l nơi tiềm ẩn tai ha bởi sự c sụp đổ gây ra
do các yếu t bất định từ phía tự nhiên tác động vào công trình ngày một
phức tạp. Trong thi gian 15 năm trở lại đây, sự c về mất ổn định CTK bảo
vệ b sông ở Nam Bộ (kè b sông Cần Thơ, sông Tiền, sông Hậu, sông Nhà
Bè, sông Si Gòn,…) đã xảy ra ngy cng tăng thêm. Để có cơ sở quản lý an
toàn và hiệu quả các CTK, cần có sự đánh giá chnh xác mức độ an toàn của
kè. Ở Việt Nam hiện nay, việc đánh giá an ton CTK chủ yếu theo phương
pháp truyền thng (tất định) v chưa xét đến rủi ro sạt lở b sông. Do đó,
nhiều trưng hợp đánh giá an ton CTK chưa chnh xác nên việc đề xuất giải
pháp xử lý không phù hợp dn đến sự c, gây thiệt hại công trình, sạt lở ảnh
hưởng đến tài sản, tính mạng nhân dân vùng ven sông.
Luận án này nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy (LTĐTC) v phân tích
rủi ro (PTRR) trong đánh giá an ton CTK có xét đến rủi ro sạt lở để nâng
cao độ chnh xác trong đánh giá an ton công trình lm cơ sở cho việc cải
tạo, nâng cấp và quản lý CTK b sông một cách khoa hc và hiệu quả đáp
ứng tính cấp thiết về mặt khoa hc và thực tiễn nêu trên.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xây dựng được phương pháp đánh giá mức độ an toàn theo lý thuyết độ
tin cậy cho CTK bảo vệ b sông.
- Ứng dụng cho thiết kế mi, cải tạo nâng cấp các CTK bảo vệ b sông
Nam Bộ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 2 -
Đi tưng nghiên cu: CTK bảo vệ b sông.
Phm vi nghiên cu: Nghiên cứu an toàn kè bảo vệ b sông đang khai thác
sử dụng ở vùng Nam Bộ.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cc tip cn: Luận án lựa chn cách tiếp cận tổng hợp bao gồm: (1) Tiếp cận
hệ thng; (2) Tiếp cận tổng hợp; (3) Tiếp cận kế thừa, phát triển các kết quả
nghiên cứu; (4) Tiếp cận bền vững; (5) Tiếp cận mang tính hiện đại.
Phương php nghiên cu: (1) Phương pháp luận chính sử dụng l LTĐTC
và PTRR; (2) Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu; (3) Phương pháp thng
kê; (4) Phương pháp phân tch, kế thừa; (5) Phương pháp mô hình toán, ứng
dụng các tiến bộ khoa hc; (6) Phương pháp chuyên gia.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa hc: Thiết lập cơ sở khoa hc đánh giá an ton kè có xét đến
rủi ro sạt lở b sông thông qua việc thiết lập và giải quyết bài toán hệ thng:
Xác định xác suất sự c (XSSC) của hệ thng, xác định độ tin cậy yêu cầu
của hệ thng CTK dựa trên LTĐTC v PTRR sạt lở b sông; thiết kế CTK
đạt độ tin cậy yêu cầu.
Ý nghĩa thực tiễn: Nhận dạng, phân tch các cơ chế gây mất an toàn cho CTK
b sông, định lượng được mức độ an toàn CTK có xét đến rủi ro sạt lở thông
qua việc xác định XSSC cho phép và chỉ s ĐTC yêu cầu, lm cơ sở cho việc
lựa chn giải pháp nâng cao an toàn kè b sông; áp dụng có kết quả cho kè
b sông Si Gòn đoạn chảy qua thành ph Thủ Dầu Một.
6. Những đóng góp mới của luận án
(1) Xây dựng được bi toán tnh độ tin cậy hệ thng kè sông, tính rủi ro chấp
nhận để tìm độ tin cậy ti ưu. Xây dựng bài toán thiết kế hệ thng kè sông
theo độ tin cậy ti ưu.
(2) Áp dụng phân tch độ tin cậy cho hệ thng kè điển hình bảo vệ b sông
Si Gòn đoạn qua thành ph Thủ Dầu Một: đã lượng hóa được chỉ s an toàn
hiện tại v độ tin cậy yêu cầu có kể đến rủi ro sạt lở b sông; nghiên cứu đề
xuất giải pháp sửa chữa, nâng cấp kè đạt độ tin cậy yêu cầu.
CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN KÈ BỜ SÔNG
THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO
1.1. Tổng quan về kè bảo vệ bờ sông ở Nam Bộ
1.1.1.
Khái quát về kè bảo vệ bờ sông
Kết cấu công trình kè (CTK) thưng gồm 3 phần: chân kè, thân kè v đỉnh
kè. Trên một mặt cắt ngang CTK sông, tại những cao trình khác nhau, mức
độ ảnh hưởng của tải trng lên công trình cũng khác nhau.
- 3 -
Theo hình dạng mặt cắt ngang CTK thưng phân là 03 loại: kè mái nghiêng,
kè tưng đứng và kè hỗn hợp (mái nghiêng kết hợp tưng đứng)
1.1.2.
Tổng quan về xói lở bờ sông và sự cố các công trình kè ở Nam Bộ
Kết quả phân tch sự c của một s công trình kè b sông đã xảy ra trong
thi gian 10 năm gần đây bao gồm: Kè đưng Nguyễn Tri Phương thnh ph
Thủ Dầu Một; kè b trái pha hạ lưu cầu Phưc Lộc, huyện Nh Bè; kè b
sông Hậu, tỉnh An Giang; kè b sông Cần Thơ; kè chng xói lở b sông Tiền
khu vực chợ Bình Thnh, tỉnh Đồng Tháp; kè b sông Gnh Ho, tỉnh Bạc
Liêu,… cùng vi những kết quả đã được nghiên cứu, đánh giá sự về ổn định
v hiệu quả của các giải pháp, công nghệ bảo vệ b sông từ hàng nghìn công
trình kè b sông đã được xây dựng ở Nam Bộ liên tục trong nhiều năm qua
đã cho thấy nguyên nhân gây mất ổn định CTK ngoi việc chưa có quy hoạch
chỉnh trị tổng thể thì chủ yếu từ yếu t thủy lực lòng dn, chân kè bị xói cục
bộ vượt gii hạn cho phép kéo theo các cơ chế mất ổn định cục bộ do xói
chân kè và mất ổn định tổng thể.
a) Nguyên nhân gây xói lở b sông ở Nam Bộ có thể do con ngưi gây ra
v cũng có thể do các điều kiện tự nhiên gây ra, gồm có: dòng chảy trên sông,
xây dựng lm co hẹp dòng chảy hoặc thay đổi dòng chảy, khai thác cát, thủy
triều, sóng do gió hoặc do tu thuyền lưu thông tạo sóng,...
b) Nguyên nhân sự c kè b sông có thể khái quát thnh hai nhóm nguyên
nhân l chủ quan v khách quan. Nhóm các nguyên nhân chủ quan l do sự
yếu kém trong công tác khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý xây dựng,… gi
chung l chất lượng xây dựng v quản lý vận hnh. Nhóm các nguyên nhân
khách quan l do tnh bất thưng của thiên nhiên như bão lũ, động đất,…
Phân tch theo đặc tính làm việc v cơ chế phá hoại của các bộ phận kết cấu
tạo thành CTK b sông dn đến sự c hỏng kè cũng có thể khái quát thành
hai nhóm nguyên nhân. Nhóm nguyên nhân thứ nhất là do kết cấu kè không
đủ khả năng chịu tải biểu hiện ở các hiện tượng: kè bị trượt mái, nghiêng; kè
bị nứt dc, nứt ngang,... Nhóm nguyên nhân thứ hai sự c xảy ra ở các CTK
là do quản lý vận hành biểu hiện ở các hiện tượng: xói chân kè, neo đậu tàu
thuyền, vi phạm hành lang an toàn công trình. Các nguyên nhân dn đến sự
c CTK có quan hệ móc ni vi nhau tác động đến nhau theo logic hệ thng.
1.1.3.
Phân tích nguyên nhân hư hỏng công trình kè
Nguyên nhân gây hư hỏng CTK b sông thưng liên quan trực tiếp đến quá
trình xói lở lòng dn. Do điều kiện chịu lực trong quá trình làm việc của CTK
có tính chất thay đổi cả về không gian và thi gian như:
a) Yếu t lm tăng lực gây trượt tổng thể bao gồm: gia tải trên mặt kè; đất
b sông bị bão hòa nưc lm tăng trng lượng khi đất b, phát sinh áp lực
thấm; mực nưc sông hạ thấp v do xói chân kè lm lực ngang tăng lên vượt