Nghiên cứu giải pháp chống cát chảy trong xây dựng công trình đường ô tô tại khu kinh tế Nghi Sơn tỉnh Thanh Hóa

Tu nhurig phén tich nhu v:iy, IQ :in voi de“ Hi: “Nghién city giai phcip chong ecu chéy trong xciy du:rig cong trinh ‹wing; ci t‹5 t‹ii khu kinh té Nghi Son tinh Thanh Hoci ” la nham gia

NGHIEN CN GA PM CHONG CA’I' CRY TRONG BY D1,11'1G CONG TRINH DEICING O TO

TJ KHU KINH TE NGHI SON TINH THANH HOA

Chuyén nganh: xay ditng duong f tfi va deicing thanh pho Ma so: 62.58.02.05.01

TRU ONCi DAI HIJC GIAO THONG VAN TAI

NGAC1I 14If G DAN KHOA HQC1: PGS.TS Tran Tuan Hi(p 2: GS.TS Bui Xuiiii Cay

Ph:in bie)n 1: GS.TS Vu Dinh Ph gPh:in bi(n 2: GS.TS PQ Cao Thiing

Ph:in bi(n 3: PGS.TSKH Nguyen Viin C(an

Vao gici ngay

Co thé tin hiéu In n én tai

2 Thu: vie:n tFvéing Dat hpc Gran thcing

MCf DAU

ra nhiéu su co, tai

thong tuéing cii, tubing vay, cpc baret, coc dat-xi rn g,bentonite ; Phun phut viia (Jet grounding); Bonn hut nuoc IDkho ho mong

Nhurig giai phap néu trén yéu cau cong nghe thi cfing phiic tap,

dau In thiét bi dat tién, thuérig chi ap d g thich hpp cho ho mongbién, pha hoai khfin luéng cho

nén mong cfing trinh trong qu:i trinh x:iy d fig va khai th:ic

Vi(t Nam la ino? t qufic gia

co bet bien dat hon 3000 km,co

viing chau thfi v:i duyén h:ii kéo

d i duqc trdm tich, bfii tu taoth:inh vcri cac tiing ciit tich,nucic rig in heat d(ong Hoat

dong diahiic

phfi bién ci hau khap viirig duyén hai trong ca nucic

Vimg duyén hai Nghi Son,Thanh Hoa co dién tich 18.611

ha, trai dai hon 10km bcr bién,dang dupe dau tit xay d g ccsci ha téng phuc vu cho khukinh té Nghi Son; trong do trpngt§m lfi Loc hfia dau, Nhieidi(n, Co khi ché tao

S o

n

v a

h i r i h

i a i i h m i n h h q a

c é t c h a y

Trong qu:i trinh x$y d g ccscr ha téng ky thua(t cfia khukinh Ie Nghi Son, Thanh Hfia;xoi nyém, cat chay da g3y khfing

— 5 in thi nhiirig gift phép trén thiictng khcing thich h

vé quct tern kém, khi

do "n

n hién phu gia chong thtim, tuy nhién d“ung nhiing v‹it lii:u phu

te,phu

hppv

‹5iniinglttethiétbitrongnucr

c, ta(n dung vat lieu diaphitong

trong dieu kién Vi t Nam;

trucic mat nh phuc vu thiétthuc cho xay d g du rig fi tothuoc khu kinh Ie Nghi Son

va viing duyen h i ThanhHoa?

Tu nhurig phén tich nhu

v:iy, IQ :in voi de“ Hi:

“Nghién city giai phcip chong ecu chéy trong xciy du:rig cong trinh ‹wing; ci t‹5 t‹ii khu kinh

té Nghi Son tinh Thanh Hoci ”

la nham giai quyét mo( t van

de khoa hpc, thuc tien cap thiéttrong su nghiép cfing nghiépho:u hi(n dai hoa cc s‹ ha tiinggiao thong viin tiii

2 M;;c tiéa nghién chin

Két hpp ly thuyét va thuc

nghiém nhdm de xuat dvpc giai

ph:ip hpp ly vii su dung c:ic

vat leu phu gia chong cat chaytrong x3y d;;ng nén mongcong trinh duping fi tfi khuvpc Nghi son, Thanh Hfia

3 Dot twpug vfi pham vinghién emu

Dcii tirpng nghién elm:Nghien clit giai phap chong

c:it chfiy trong xay d g cong

trinh duping o tfi

Pham vi nghién cthi: Khu kinh

té Nghi Son, tinh Thanh Hfia

2 Y nghia khoa hoc va th;yc tien a ddee Hi

nghién emu

Nghié

n el

m cii

a 1

én2

cat va hoat dong c:it chay vilng duyén h:ii Night Son.

Két qua nghién ciiu cfia lua)n in pop phén ID phong phti hon

cac gi;ii phap cfing ngh( chfing cat chay trong xay dung ne“ n

mong

“ to thich hpp cho viirigkinh tc: Nghi Son va co the tham khao Up dung cho cac viing

Nhiing gi:ii phap dupc 1ua)n an de xu3t trén cc st ting d g vat

liéu phu gia dia phuong ré tien co hi(u qua chong tham tot se co

1.3.1- Tfing quan vé c:it chay

C:it ch:iy la in(ot hien tupng ‹iia chfit cong trinh diroc biéu hi(nbcii dong b cat chay vao hfi mong duoi t:ie d g cfia :ip ltrc

thiiy dong Két qu:i lam cho ho mong b) bién dang, c:ic cfingnghia

thuc tié'nn

se khong on dinh: bi lun ho)ac niit

mong, giup tiét ki inchi phi xfiy d;;ng, daynhanh tien do thi congcfing trinh

Chirong 1: TONGQUAN VE VAN DENGHIEN CPSU1.1 Kh:ii qu:it chung

ve c:it bién vanirfrc rig in

1.1.1.Kh:i i qn:it

chung vé c:itbién

Cat bién la 1oai dat

co ngufin goc trdmtich, diipc tao thénh tuc:ie sén phém cua quatrinh phii huy cac loaidét da thénh taoy tittrucic do; do két quatich tu va bién dfiitiép theo ciia c:ictriim

’c cc hpc

1.1.2.Heat dgng ciia nirérc ngani

Nircic ngani la loainiiéic trpng lrrc duciidat trong tang chiranucic thu nh3t ké tittrén xuong Phia trénting nuéic ngémthuéirig khfing co 16pc:ich nuoc che phu vanuc c trpng luongkhong chiém tot bo

be day ciia dat détham nufic, nén bem)at ciia nufic ngani lamot m)at t1io:ing tu do.1.2 Co sir IIy

tthhuuyeett ve

ddiiming ttlhiffiimm 1.2.1 Tham trong dat

dirt da dupc gpi laqu:i trinh tham Thamtrong moi truéng dat

da phu thufic v:to kichthircic ciic 1o rong,khe ri "ut, hinh dang,sit lién h( giiia chfing

viii nhau va dupe

da(c trung bet van

toe khii be

1.2.2 DJnh In at

tham tuyén tinh,

(dJnh lu t Darcy)

= .«

"

'-L

F I

(

-£

1.2.3 D]nh lu Jt th

fim phi tuyen

C:it chay la hi(n

tupng g;iy kho khan trong qu:i trinh thi

cfing hfi mong, cfing

trinh ngiim, gay in:it

on dinh in:ii dfic,khoi truqt tain mat

on dinh va gay biéndang c:ic cfing trinhlan can; tang khfii

lupng déo dat, tilng

thcii gian thi cfing

v:i tang chi p i giai

phap ky thuat (Hinh

1.9.)

1.3.2 Siy cc cong trinh do c:it chfiy trén the giéri, Vi(t Nam

— Cét chéy géy sat

lé, sit liin her méng cc›ng trinh khi khai dao

nhu:.‘ nhé cii:a, can ccing, nén ‹ining,

— Cat chay gciy

ra bién dang triipt, trot, liin, tham chi sup d‹5 ccing trinh khi thi ccing, khai tht:ie.

sa mp c létn, gio lcic xoéy.

1.3.3 Nhfmg s;y cc

cling trinb I viing c:itchay Nghi Son

1 Sq cc khi thi cc›ng ccing frinh dving vao nha may giciy khu

“ tron thi

“’ri dvéng dang 2/ Céng trinh du:ing Déng Tay 2, KKT Nghi Son, sq

cé trong thi cc›ng.

4-

KKT Nghi Son trong in“ua mica, lii n0m 2013

huy n Tinh Gia — KKT Nghi her Thung Cert vh hé Khe Tr u.

1.4 C:ie nghién emu trén the gi6i, trong niréic vé c:it chfiy va

gifii ph:i p chfing c:it chfiy

1.4.1 C:ie nghien emu ve c:it chay trén the giiii

C:it ch:iy la hi(n tupng dia chat r3t phrrc tap, phfi bien; vi vay

c:ie nha khoa hpc va x:iy d rig the giéi da nghie“n ctiu ve hién

tupng néy tit rat skin va trong théi gran d i; trong nhiéu the ky,

con nguéii phdi gian nan chfing chpi véii hién tiiong tu nhién

phfrc tap dfi Ly thuyét thém trong dirt va cfc nghién erm dii mini

sang to cc ché hoat dpng cua c:it chay; tit do ngii i ta da nghién

ct c:ic giai ph:ip ky thuat dé chfing gifr ho mong, born hfit

nuc›c, co két dat, ngén chiin hoat do( ng c0a nuoc ngém

1.4.2 C:ie nghién cfru ve c:it chfiy Nr Viet Nam

Ci Viét Nam, c:it chiiy cling da dirpc de“ cap den trong cac giao

- Ciic dé t:ii nghién ciiu giai ph:ip chong c:it ch:iy mcii chfi yéutap trung nghien cii:u khi chong tham cho cac cfing trinh Thiiylpi, dan dung; linh vpc ro( ng 1én nhu xay dimg duéng fi tfi,

chua dupc quan té chti y' nhieu ,

- Khi x:1y dimg nén mong cong trinh ’a khu c cé› c:it chay,

nhin chung ngiiéi ta thiiéng :ip d g c:ic nhom gi:ii phap cfing

dong v:to c:i hat yéu to/ dieu ki(n g3y ra cat chay két hpp born hut

nu‹ c 1 kho ho mong

Nhom giiii phap 1) va 2) doi hfii diiu tu thiét bi rat dat tien, thicong trinh co dién tich khfing léin, hfi mong va téng nucrc ngém

ph:ip chong cat ch:iy trong xay ding nen mong du rigcach cho tham nhap cac vat li(u phu gia

trinh cc hoc d3t Tuy

nhién, cac t:ii 1i(u

chi li‹:I ké, mang tinhd)nh

phuon

g hodckhu vrtc phq c

nhu b(ot set,

xi mdng, betonnite

tinh Cac nghién clit

cu the vé giai phépchfing c:it chay chiranhiéu, chu yeu

nghién elm thig dungchong th de, %ptrong c:ic cfing trinhthuy lpi

1.4.3 Nhfrng van dé

erm ton t9i vii

hirémg nghién céu

Nhfrug van dé

con ton t;ji

thuy tinh long ) van ting cat chdy qua hao chfing tham

Bang thiic nghi(m, 1ua)n :in tap trung nghién cthi hieu qu:i chong tham cua c:ic vat lieu phu gia khac nhau, to hpp phoi tron

cactyIehémlupngkhiicnhaunhtim

iahppl

ynhat.6

1.5 M;;c tiéu cfia de tiii

Nghién erm lua chpn mot so loai v(at li(u phu gia ' co, ré

tién tren dia bén, khi thiim nhfip vao 16p c:it ch;iy Nghi Son; lém

h:jn ché ho(ac bit d:in cac lo rong giiia c:ie hat cat trong ting c:it

ch;iy, dong théi thay dfii thuoc tinh cfia dong nuoc ngani; lém

thay dot trang thai cfia cat chay v:i gi:ring va(n toe thém cua

niri c ngani trong t g eg:it ch:iy, nham han ché ho)ac ngiin cha)n

cét chay trong xay d g nc:n mong cfing trinh duéng o tfi cr Nghi

Son Giiii ph:ip dupc de xuat do vay se dat hic:u qu:i cao cii ve

kinh té v:i ky thuat, gcip phiin lém bén vuiig va giém chi phi xay d

g cfing Huh

1.6 Noi dung, ket qua nghién cfru mong phong va hi(n

tririmg

- Nghién cite cau tao dia chdt va chi tiéu cc ly cat bién va hoat

dong nuéc ngiim viing ven bién Nghi Son, Thanh Hoa;

- Nghién ciiu thiet ké, ché tao thiét bi do thdm phiic hpp

(CEPM) va th;rc ri hiém trorig phong x:ic d›iih vat lieu phu gi

a_ (VLPG) hpp l chfing ciit chay trong xay d g cong trinh ci

Nghi Son;

- Nghién c u thiét ké mo hinh, xay dijng h( thong thiét bi va

thiic nghi‹:in hen trirérig xac dinh VLPG chfing tham khu viic

Nghi Son, diinh gia két qua thitc nghiem trong phong va hi(n

- D:inh gi:i hi(u qu:i v:i ring d g ciic vat li(u phu gia chong cat

ch:iy trong xay d g duéng o to khu c Nghi Son

1.7.Phwonq• phiip nghién emu

- Phuong phap thong ké tong hpp

- Phuong ph:ip thuc nghiem

- Ph:in tich, 1 chtlrig

Chirong 2: NGHIEN CN DCTV VA TH( C NGHIEM

FC

DJNH HE SO THAM CUA CAT CHAY NGHI SON

2.1.Nghién cfru dJa chat khu v; c Nghi Son, Thanh Hfia

2.1.1.Dieu ki(n t;y nhién khu v;yc Nghi Sun

Khu kinh té Nghi Son nam éi phia nam cfia tinh Thanh

Hfia, co di(n tich tir nhién giai dog 1 la 18.611 ha 60% dién

tich la dong bang ven bie“n, chay déi trén 12km be bién

7

2.1.2 Khan s:it dieu ki(n d;ia chat viing duyén hai Nghi Son

So lupng man khoan 4 LK x 15 in/LK = 60 in

Hinh 2 1 Thiét bi khoan ver mciu thi nghic:in Céu tao,phan ehia d]a tanp= k:he vge light Son

Tir ket qua khoan khao s:it, két qua thi nghiém mau tai phfingthi nghi(m, vat cac tai 1i(u tham khao c:ic drr :in trong khu vuc;

cau truc dia chat, dia tang khu virc dong bang duyén h:ii Nghi Sondupe the hien tar hinh 2 4

Hinh 2.4 Hinh tru khoan

2.3 X:ie dJnh cir che va ph:inn vi hoat dong cfia c:it chiiy NghiSon Tu két qu:i khiio sét cho thay:

- Cat chfiy Nghi Son xay ra ci 1ép 2, 1ép co c:iu tao cat hatnhfi, hat but, mau x:inn véng, x:inn den, xiim xanh co lan khoéng

».5% kho:ing set va huu cc, vfi ngao, vo so trang th:ii rem chiiy,

no nucic; do do 1ép dat nay la cat chay that

8

- Chiéu day 1‹ip thay dfii tu 4 I in (HKI) den 8.Sin (HK4).

- Dp sau hoat dong cua cat chay tit -0,0m é HK4, dat d(o

séu

nhat den -8,95m ci HK1

2.4 Nghién elm tbiét ke, che tao thiet bJ do tham phfrc hpp,

CEPM

Nghién cfru thém la m o( t v n de Mé MW, khi thay dfii

héng loat cac truéng hpp ve vat 1i(u php gia (VLPG), ty Ie, hém

lupng, véi théi gian thi nghiém kéo ii nhiéu gicr, nhiéu ngay,

thcrc sq la mc›t nhiem vp kho khiln gfip bp1 De gi:ii quyét vén

be nan gi:ii do, 1ua(n :in da nghién elm ché tao bo thi nghi(m

thém phuc hpp, CEPM véi nhiéu ong thi nghi(m, co khii niiug

thao lap linh hoat, tao dong thém on dinh, dupe lap dat trong

phong thi nghi(m; nhfi dfi cling luc co thé thi nghi(m tham cho

mot VLPG véi 6 loai hém luong (ty I() va h:inn luong niicic

khac nhau_

Hinh 2.9, 2 I I Hinh ehiéu bang va men c6t A-A ciia thiét bi CEPM

2.5 Thjyc nghi(in trong phfi ng x:ie dJnh h( so tham cfia c:it

ch iy Nghi Son

Hinh 2 13 Ché bi méu cét thi right in

Dttng thiét bi CEPM de thi nghi(m he so tham ºo «na c:it NghiSon Cat dupe lay tar vi tri daic trung trong téng cat chayNghi Son 0tb '0,89.10 2 $

2.6 Nh(n xét, ket lu)n chiroiig

1 Cat bien Nghi Son hat nhfi, m)n, co chua cac hat bit (l6p 2 cochfia den 80% hat <0,25mm) lan biin set, mica va sulfat, sulfit;trang thiii chiiy, bao hoa nuoc Ch]u lac dong cua MNN nong

(miia mua MNN nong hon miia kho) v:i hoat dO( 1lg ciia thiiy

triéu gay ra c:it chéy;

2 C:it ch:iy Nghi Son thuoc loai c:it chay that (chay do xiicbie“ n), xay ra ci 1ép 2 Chieu d:iy lip tu 4 I in (HKI) dén8,5m (HK4) Do sau hoat dong cua cat chay tit -0,0m (HK4) datdfi sau l‹5n nh:it - 5,95m (HKI).

3 Nghién cite thric nghiém ve théim la mot nhi(m vp phfrc tap, doihot nhieu théi gian Nghién cfru h( s‹› thém cfia c:it chay khichin tac dong ciia céc VLPG chfing th:tin khiic nhau lai céngphirc tap, khfi kh n De khac phuc kho khiin dfi, luan :in danghién emu thiét ké che tao thiét bi do th:tin phfic hpp co the thinghi(m dong thcii nhiéu mau thi nghic:in kh:ic nhau, vcii nhiéuloai VLPG chfing thém, thay doi ca vé chiing loai vat liéu, vahém liipng ty Ie: phoi tron chung

4 Ket qua thi nghi(m trong phong 1›ang thiét bi CEPM, xiic dinh

cat chay Nghi Son: kg = 0.89.10" mm/s

VLPG chong tham va mau c:it nguyén tr g; Vft lieu phu gia nao

h( h so tuong quan la: y - 3 10“.x ' "" (3 1)

Quan sat dong tham sau mau thi nghi(m, ta thay dong tham sau

mau thi nghi(m, co vén duc; c6c hat bui va hat cat theo dong

thiim chay ra do hien tupng c:it chay

Ch wong 3: NGHIEN CN TH C NGHIEM TRONG PHONG

XAC DJNH VLPG HQP LY CHONG CAT CHAY

3.1 Yéu edu va nfii dung nghién elm thq:c nghi(rii

- X:ie dinh moi quan hé gifia kp(,) véii c:ic mau thuc nghi‹:in

(i)

khi thay dfii hém liipng, ti IQ pha trfin cfia c:ie thénh phén vat lieu

VLPG chong tham, chong ciit chay tot nhat ve m)at ky thuat

- H:inn luprig nucic trong dung hpp [BS-N] hpp 1y nhat la 32%.(cho két qua kg, nho nhat); dung hpp hpp ly la

[68%BS+32%N] Sau 144h, he

BS kho, va giém 1561 ID so véii ko ctia c:it nguyen trg

- Quan he giua kth l ×a khoi lupng BS trong dung hpp co

- Hém luorig BEN trong dung hop [BEN + 3 I %N] cang tiingMoi quan he gifia k‹h2 •:i hém lupng BEN trong dung hpp [BEN-

h the

o hiim

y 4.10".x-guan:

s3u vao c:it, phat huy

I:ic dung v:i khi dfi

%N] sau 144lt, chothfiy h

lan so véistr dung mau XMkho

- H( so thiim kp giém kh:i nhanh khi

trong dung hpp [74%XM+26%N] theohém

3.5 Nghien ciru x:ie

djnh hiim lirpug hqp 7

PG ABS-XM]

- Két q th1 ngh(m cho thay:

hfin hpp vat lieu phu gia [BS-

12

hc“inn h [52ºX»BS+20ºX« XM+28º N]

- Quan h( giiia kp7 va hém lu9ng TTL theo hiim

thénh phan hpp IQ it trong dung hpp cho kha nilng chong cat

Tyc la dung hpp [55’XoXM+I 7º BEN+28ºXoN] cho két qué hé

sé th in nhci nh I, hic:u quci ch ng th in I I nh t

V6i dung h9p oén, két qu:i th;ic nghi(m sau 144h, he so

tham gi:inn 35 fin so véi sir d;tng man BS-XM khfi, va grim

=6357 lén so véi in:iu cat nguyén tr g

km-3.7 Nghien ctru xiic djmh hiim lir9ng hpp ly c:ie v§t li(u phu gia

trong hon hqp [BS-BEN]

- Két qu:i thi nghi(m cho thay: H:inn luprig nu‹5c hpp ly trong

dung hpp {[70%BS-30%BEN]+N}1:i 28% N;

- Nhir vay le hém liipng hpp ly cua BS, BEN va nu6c nong

dung hpp vat li(u php gia la: [48%BS+21%BEN+31%»N];

dunghpp [48%BS+21%BEN+31%N]; sau 144h thuc

tham, chong cat ch:iy De tiing tinh hiéuqu:i chong tham ciia vat li(u phu gia, co they trfin lan cac loai vatlieu php gia v6i nhau theo ty I( nh3t di.nh dong théi de tiing hi(uqu:i thiim nhap, ta cho nuoc vao hon hpp I:j‹i tli6nh dung hpp

®iig ho vua

• C:ie v(at 1i(u phu gia la Bot set, (BS) Bentonite, (BEN), Xi

(XM), Thiiy tinh long, (TTL) la cac vat li(u dia phuong,

co ngufin cung doi dao, gi:i th nh re Cfc v:it 1i(u phu gia co the

ducrc st dvng o d:Eng fen e t hoéc hon hpp pha tron cac vat lieu

véi1( hém liiong khiic nhau Kfit quit nghién ci u thuc nghi(m ddcho thay hi(u quit chéing tham (chf›ng c:it ch:iy) cao ciia c:ieloai vat 1i(u php gia BS, BEN, XM va hon hpp cac vat li(u phqgia BS- BEN, BS-XM, XM-BEN

nghiém, he gi:inn -8 lan so v6i su d9ng mau BS-BEN • Cac lo:u vat li(u phq gia BS, BEN, XM va hon hpp c:ie

kho, va giém "3423 lan so v6i km ctia c:it nguyén tr g,

3.8 Nghién emit x:it d:inh hitm lupng hpp ly VLPG TTL

- Khi cho TTL v:to mau thi nghi(m, h( so thfim k+4 giém so

v6i h( so thiim cat ½ nhiéu km: 0.0089-0.000017=523 l;in.

vat li(u phu gia BS-BEN, BS-XM, XM-BEN, can thiét phai chovao nuoc vao hon hpp de tao dieu kien cho VLPG de“ déng thémnhap vao ting cat ch:iy;

• Bling nghién cthi thuc nghi(m, ‹liI xac dinh dupc hém

- Lupng TTL c:ing 1‹5n,

nuéic thu duoc ciia quit trinh tham ban diiu hot duc; sau dfi