Nghiên cứu bổ sung độ bền của đất bùn sét pha thuộc trầm tích holocen hạ - trung phân bố ở đồng bằng ven biển thừa thiên - huế trên máy nén ba trục

NGHIÊN CỨU BỔ SUNG ĐỘ BỀN CỦA ĐẤT BÙN SÉT PHA THUỘC TRẦM TÍCH HOLOCEN HẠ - TRUNG PHÂN BỐ Ở ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN THỪA THIÊN - HUẾ TRÊN MÁY NÉN BA TRỤC NGUYỄN THỊ THANH NHÀN Trường Đại họ

NGHIÊN CỨU BỔ SUNG ĐỘ BỀN CỦA ĐẤT BÙN SÉT PHA THUỘC TRẦM TÍCH HOLOCEN HẠ - TRUNG PHÂN BỐ Ở ĐỒNG BẰNG VEN

BIỂN THỪA THIÊN - HUẾ TRÊN MÁY NÉN BA TRỤC

NGUYỄN THỊ THANH NHÀN

Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế

Tóm tắt: Thành tạo trầm tích Holocen hạ-trung (ambQ 2 1-2 ) khá phổ biến ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế Đây là thành tạo đất yếu, có thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt như chứa chất hữu cơ, độ bền thấp, biến dạng lún lớn dưới tác dụng của tải trọng công trình Những năm gần đây, trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế, tốc độ đô thị hoá diễn ra nhanh, nhiều công trình đã và đang được khẩn trương xây dựng, nhưng việc xây dựng gặp không ít trở ngại do đất yếu gây ra Tuy nhiên, việc nghiên cứu tính chất cơ lý chỉ mang tính sản xuất, chưa có tính khoa học và chuyên môn sâu Để có số liệu tham khảo làm cơ sở khoa học định hướng cho công tác quy hoạch, khảo sát, thiết kế, xử lý nền đất yếu nói chung, tác giả trình bày một số kết quả nghiên cứu bổ sung các tính chất cơ lý của các đất dính thuộc tầng trầm tích ambQ 2 1-2 , đặc biệt là các

số liệu đánh giá định lượng về độ bền của đất yếu ambQ 2 1-2 trên máy nén ba trục

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Các trầm tích nguồn gốc sông - biển - đầm lầy Holocen hạ-trung (ambQ21-2) ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế là những thành tạo đất yếu, bao gồm đất bùn (bùn sét pha, bùn sét, sét pha và cát pha),

ít hơn có than bùn Chúng là những trầm tích hiện đại được thành tạo chủ yếu do kết quả tích tụ các vật liệu phân tán mịn và nhỏ theo phương thức cơ học, hóa học hoặc sinh học ở đáy biển, vũng vịnh, hồ, đầm lầy, hồ chứa nước hoặc ở các bãi sông Ở đó có những điều kiện thuận lợi cho sự phát triển các phức hệ thực vật khác nhau tạo nên trầm tích có chứa hữu cơ đã phân hủy hoặc chưa phân hủy hoàn toàn

và có lẫn vỏ sò Các thành tạo trầm tích ambQ21-2 có diện phân bố rộng, chiếm phần lớn diện tích vùng nghiên cứu Chúng không lộ ra trên mặt, bị các trầm tích trẻ hơn phủ lên trên (aQ23, mvQ23, ambQ23, amQ22-3), mái lớp thường gặp ở độ sâu từ 4 6 m đến lớn hơn 3 m trở xuống Bề dày biến đổi từ 3 đến

25 m Nhìn chung, thành tạo trầm tích ambQ21-2 có xu hướng thoải dần ra biển Càng gần biển và dọc theo hai bên bờ sông Hương, thành tạo này càng dày hơn Với các điều kiện thành tạo như vậy, các trầm tích này có các đặc tính địa chất công trình riêng biệt và phức tạp Các tính chất này phụ thuộc vào thành phần vật chất hữu cơ có trong trầm tích (lượng xác thực vật và vỏ sò), vào đặc điểm thế nằm tự nhiên, địa hình, chế độ khí hậu, nước đưới đất và vào các điều kiện trước và sau khi lắng đọng trầm tích

Do đó, khi xây dựng công trình trên nền trầm tích này cần phải áp dụng các biện pháp chuyên môn nhằm cải tạo các tính chất của bùn (nén chặt, gia cố, thoát nước bằng cọc cát, giếng cát kết hợp với vải địa kỹ thuật, bấc thấm ) hoặc phải đảm bảo cho công trình không nhạy với sự lún lớn và lún không đều Bên cạnh đó, cần phải xác định cho được tải trọng giới hạn và kết cấu tự nhiên của bùn dưới nền móng công trình Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu bổ sung về độ bền của đất bùn sét pha thuộc trầm tích ambQ21-2 phân bố ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế trên máy nén ba trục

II CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Một số chỉ tiêu cơ lý của đất

Để tiến hành nghiên cứu bổ sung độ bền của các loại đất thuộc trầm tích ambQ21-2 phân bố ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế trên máy nén ba trục được chính xác, chúng tôi đã nghiên cứu đồng thời một số chỉ tiêu cơ lý của đất Công tác nghiên cứu được thực hiện theo TCVN [2], tại Phòng Thí nghiệm

÷

địa cơ trường Đại học Khoa học Huế, các phòng thí nghiệm đất xây dựng của Thừa Thiên Huế, Phòng Thí nghiệm đất của Trung tâm Tư vấn thiết kế giao thông (TEDI - GEC), Hà Nội Các kết quả nghiên cứu được trình bày ở Bảng 1

Từ kết quả trình bày ở Bảng 1, chúng tôi có nhận xét sau:

- Đất có hệ số rỗng lớn, hệ số rỗng hầu như đều lớn hơn 1 Hệ số nén chặt tự nhiên kd của đất như sau:

+ Bùn sét - kd < 0: ở trạng thái chưa được nén chặt

+ Bùn sét pha - kd < 0 : ở trạng thái chưa được nén chặt

+ Sét pha, dẻo chảy - kd = 0,53: ở trạng thái bắt đầu nén chặt

+ Cát pha chảy - kd = 0,32: ở trạng thái bắt đầu nén chặt

Từ hệ số nén chặt tự nhiên kd của các loại đất thuộc trầm tích ambQ21-2 có thể nhận thấy đất đang ở giai đoạn đầu của quá trình tích tụ trầm tích, chưa được nén chặt (kd < 0) và đang chuyển sang giai đoạn khử nước, bắt đầu nén chặt trầm tích sét (giai đoạn thành đá với 0<kd<1)

- Các loại đất thuộc trầm tích ambQ21-2 đều là đất yếu, có độ bền thấp, mođul tổng biến dạng cũng thấp và E biến đổi từ 20 kg/cm2 (đất bùn sét pha) đến 32,9 kg/cm2 (đất cát pha chảy)

- Đất chứa hàm lượng nhóm hạt bụi khá cao, các loại đất bùn sét pha, bùn sét, sét pha dẻo chảy, cát pha chảy đều thuộc loại đất chứa bụi Bên cạnh đó, đất có chứa hàm lượng hữu cơ từ 5 đến 8,5% nên rất đặc trưng cho trầm tích có nguồn gốc đầm lầy, vũng vịnh

2 Kết quả nghiên cứu bổ sung độ bền của đất bùn sét pha thuộc trầm tích Holocen hạ - trung phân bố

ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế trên máy nén ba trục

Thành tạo trầm tích Holocen hạ-trung (ambQ21-2) đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế chủ yếu là bùn sét pha màu xám xanh đến xám đen lẫn xác thực vật, vỏ sò và có chứa hữu cơ (4 - 8%) Xuất phát từ điều kiện thực tế của của việc đánh giá sức kháng cắt đất yếu nguồn gốc ambQ21-2 ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế, tác giả chọn bùn sét pha là loại đất đặc trưng cho thành tạo trầm tích này Trên cơ

sở đó, tiến hành nghiên cứu song song độ bền kháng cắt của loại đất này trên máy cắt phẳng và trên máy nén ba trục theo sơ đồ CU [1, 2] Các kết quả nghiên cứu mẫu bùn sét pha (Ảnh 1) được trình bày trong các bảng 2-5 Biểu đồ thí nghiệm nén ba trục - Sơ đồ CU (Hình 1) và đồ thị quan hệ giữa sức kháng cắt phẳng và ba trục theo các cấp áp lực được thể hiện trên Hình 2

Bảng 1 Các đặc trưng cơ lý của đất loại sét thuộc trầm tích ambQ2 1-2

S

Ký hiệu

Đơn Vị

Bùn sét pha lẫn vỏ

sò (196 mẫu)

Bùn sét lẫn vỏ sò (64 mẫu)

Sét pha, dẻo chảy (143 mẫu)

Cát pha, chảy (128 mẫu)

Thành phần hạt

1.

Hàm

lượng

nhóm

Hạt cát

Hạt bụi

Hạt sét

%

%

%

20,5 78,3 25,8

13,5 46,7 15,2

17,0 62,5 20,5

22,5 52,5 50,2

12,5 38,5 28,8

17,5 42,5 39,5

26,0 75,2 20,8

12,6 58,3 10,2

19,0 65,5 15,5

68,1 40,3 12,5

54,8 22,4 4,8

61,2 31,2 8,6

7. KL thể tích tự

o 5

o 5 4' 6

o 5

o 46 '7o44' 9o30' 10o25'5o43'9o1 '

1-2

biến dạng

E

01-2

Hình 1 Biểu đồ thí nghiệm nén ba trục (Sơ đồ CU)

Hình 2 Đồ thị quan hệ giữa sức kháng cắt T và áp lực nén P

a Thí nghiệm cắt phẳng; b Thí nghiệm nén ba trục

Mẫu bùn sét pha

Thêi gian (phót)

60 50

40 30

20 10

0

23 20 15 10 5 0

3

2

σ = 1,0 kG/cm

σ = 0,50 3 kG/cm2

3

2

σ = 0,25 kG/cm

ε%

∆ U

σ3 σ1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

2 kG/cm

Bảng 3 Kết quả nghiên cứu sức kháng cắt mẫu bùn sét pha ambQ2 1-2

đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế

H

mm

0

-1

3

1

σ

H

mm

0

-1

3

1

σ

H

mm

2 3

σ

0

3

1

σ

No

kg/

cm2

' 3

σ

kg/

cm2

' 1

σ

2

3

σ −

2

3

σ +

2

' 3 '

Đường kính: D = 5 cm Diện tích: A0 = 19,625 cm2

Số HC: C = 0,43 kg/ vạch Tốc độ cắt: R = 0,03 mm/phút

N0

kg/

cm2

3

σ

H cm

∆

'

%

H H

∆

=

'

A

R vạch

P = R.C

HC màng

A P

kg/

cm2

1

f

kg/

cm2

∆

KẾT LUẬN

Kết quả thí nghiệm sức kháng cắt mẫu đất bùn sét pha thuộc trầm tích ambQ21-2 trên thiết bị cắt phẳng và cắt ba trục (sơ đồ CU) đạt được khá chính xác Tuy nhiên, có thể nhận thấy giá trị C trong thí nghiệm cắt ba trục thấp hơn so với tiến hành trên máy cắt phẳng Sức kháng cắt của đất nghiên cứu trên thiết bị nén 3 trục theo sơ đồ CU cho = 9o1', C = 0,091 kg/cm2 Các số liệu trên bước đầu có thể tham khảo trong thiết kế xây dựng về đường đắp

VĂN LIỆU

1 Các phương pháp thí nghiệm đất xây dựng, Tiêu chuẩn Anh BS 1377:1990 Nxb Giáo dục, Hà

Nội, 1999

2 Đề cương đào tạo thí nghiệm phương pháp xác định các tính chất cơ bản của đất Viện Khoa

học công nghệ xây dựng, Hà Nội, 2000.

ϕ