Trong giai đoạn phát triển các công trình xây dựng hạ tầng, dầu khí ở Việt Nam, nhiều phương pháp xử lý nền được ứng dụng thường xuyên để cải tạo nền đất nhằm đạt sức chịu tải nhất định được đề ra để có thể mang tải trọng công trình.
Trang 1XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG ĐẤT SÉT YẾU VIỆT NAM THEO THÍ NGHIỆM CỐ KẾT TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG KHÔNG ĐỔI
SỬ DỤNG TRONG PHÂN TÍCH BÀI CỐ KẾT THẤM
NGUYỄN CÔNG OANH *
TRẦN THỊ THANH **
VĂN TRÂM, ĐÀO THI***
Characterization of Vietnam soft clay for consolidation analysis with application of constant rate of strain consolidation tests
Abstract: Constant rate of strain (CRS) consolidation testing has
specific advantages over the standard incremental loading (IL) consolidation testing S o many researchers have not recognized the application of CRS into the routine design of consolidation problems Therefore, there has been little effort and application of CRS in the consolidation analysis into the soft ground improvement especially in Vietnam The paper is focused on characterization of Vietnam soft clay deposit with application of the results of constant rate of strain consolidation tests in order to achieve the input parameters for consolidation analyses Total 4 PVD and surcharge construction sites with the undisturbed samples taken by stationary hydraulic piston sampler are investigated in this study The characterized input data are later used in consolidation analyses by finite difference method (FDM)
in order to determine the behavior of Vietnam soft clay deposit in comparison with the monitored data
Keywords: CRS, FDM, PVDs, POP, soft clay, surcharge, vacuum preloading
1 GIỚI THIỆU *
Trong giai đoạn phát triển các công trình xây
dựng hạ tầng, dầu khí ở Việt Nam, nhiều
phương pháp xử lý nền được ứng dụng thường
* SIWRR, HCM City, Vietnam,
Email: nguyencongoanh@yahoo.com
**
SIWRR, HCM City, Vietnam,
Email: tranthithanh345@gmail.com
***
Transportation College N 0 .03, HCM City, Vietnam,
Email: pcc_vantram@yahoo.com.vn
xuyên để cải tạo nền đất nhằm đạt sức chịu tải nhất định được đề ra để có thể mang tải trọng công trình Trong số các phương pháp xử lý nền hiện nay, thì phương pháp có sử dụng đường thoát nước thằng đứng/bấc thấm kết hợp với gia tải có hoặc không có bơm hút chân không là một trong những lựa chọn thích hợp trong điều kiện Việt Nam Đất sét yếu Việt Nam trải dài từ Đồng Bằng sông Hồng đến Đồng Bằng sông Cửu Long ở miền Nam Việt Nam bao gồm lớp
Trang 2trầm tích Hollocene phía trên và bên dưới là lớp
trầm tích Pleitocene, có độ ẩm tự nhiên cao và
rất gần với giá trị giới hạn chảy (LL), hệ số
ro74ng cao và sức kháng cắt không thoát nước
bé Do đó đây là một trong những khó khăn nhất
định đối với kỹ sư địa kỹ thuật trong việc thiết
kế và xây dựng những công trình trong điều
kiện nền đất yếu của Việt Nam Vì vậy nền đất
yếu cần phải được xử lý và cải thiện trước khi
mang tải trọng công trình
Một trong những đặc trưng quan trọng của
nền đất yếu là áp suất tiền cố kết, ’c (’y) Chỉ
tiêu này ảnh hưởng mạnh đến việc ước tính độ
lún trong giai đoạn xử lý nền đối với đất sét yếu,
và độ lún dư trong trong giai đoạn vận hành
công trình Tuy nhiên hiện nay, tiêu chuẩn hiện
hành của nước ta là TCVN4200:2012 (2012) lại
chỉ đề cập đến phương pháp xác định đặc trưng
nén lún của đất bằng thí nghiệm cố kết gia tải
từng cấp (IL) Hơn nữa thí nghiệm cố kết tốc độ
biến dạng không đổi (CRS) cũng không được đề
cập trong tiêu chuẩn hiện hành nói trên Trước
đó đã có nhiều nghiên cứu nhằm rút ngắn thời
gian thí nghiệm cố kết so với qui trình tiêu
chuẩn (IL) như đã đề cập trong Crawford
(1964), tiếp theo là các ấn bản của Byrne and
Aoki (1969), Smith and Wahls (1969) và sau đó
cơ sở lý thuyết cũng được đề xuất cho loại thí
nghiệm này trong Wissa et al (1971) Qui trình
thí nghiệm cũng được đề cập cụ thể trong các
tiêu chuẩn nước ngoài là ASTM D-4186 và JIS
A-1227
Hơn nữa cũng đã có các nghiên cứu để tìm
mối liên hệ giữa tốc độ biến dạng lên giá trị áp
suất tiền cố kết ’c (’y) bằng nhiều sơ đồ thí
nghiệm khác nhau bao gồm cả sơ đồ tốc độ biến
dạng không đổi (CRS) trong các ấn bản của
Leroueil et al (1983a) và Leroueil et al
(1983b); Người ta đã kết luận rằng chỉ tồn tại
duy nhất một quan hệ ứng suất-biến dạng-tốc độ
biến dạng đối với đất sét yếu trong thí nghiệm
Oedometer bằng các sơ đồ khác nhau, Leroueil
et al (1985) Kết quả thí nghiệm CRS cũng đã
được ứng dụng trong bài toán hố đào sâu cho đất sét yếu ở Thị Vải để phân tích chuyển vị ngang và lún bề mặt hố đào, kết quả phân tích cho thấy rằng dữ liệu tính toán và dự liệu quan trắc hiện trường khá phù hợp nhau (Dao et al (2013)) và Nguyen et al (2016) Chưa có nghiên cứu nào nhằm ứng dụng kết quả thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi CRS vào phân tích bài toán cố kết thấm cho công tác
xử lý nền đất yếu sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải có hoặc không có bơm hút chân không tại Việt Nam cho đất sét trầm tích Hollocene của Việt Nam
Mặc dù thí nghiệm CRS có nhiều ưu điểm đáng kể so với thí nghiệm cố kết truyền thống (IL), nhiều nhà nghiên cứu vẫn tin rằng quan hệ e-log’v có được từ thí nghiệm CRS không thể ứng dụng trực tiếp vào thiết kế và tính toán đối với bài toán cố kết thấm cho nền đất yếu Ngoài
ra áp suất tiền cố kết theo thí nghiệm truyền thống (IL) còn được cho là gần với giá trị hiện trường hơn so với kết quả có được từ thí nghiệm
cố kết tốc độ biến dạng không đổi như các báo cáo của Leroueil et al (1983a), Leroueil et al (1983b) và Korhonen and Lojander (1997) Vì vậy nghiên cứu này tập trung vào việc xác định đặc trưng thông số cố kết thấm cho đất sét yếu ở Việt Nam bằng cách ứng dụng kết quả thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi, từ đó
sử dụng các thông số đầu vào này để phân tích bài toán cố kết thấm cho 4 công trình trải dài từ Đồng Bằng sông Hồng đến Đồng Bằng sông Mekong của nước Việt Nam
2 CÔNG TÁC LẤY MẪU VÀ THÍ NGHIỆM CRS
Công tác lấy mẫu
Trong điều kiện Việt Nam công tác lấy mẫu nguyên dạng cho đất sét yếu thường được thực hiện bằng ống mở thành mỏng hay còn gọi là ống lấy mẫu Shelby Bui (2003) đã công bố một nghiên cứu cho rằng việc áp suất tiền cố kết bé hơn áp suất địa tầng hữu hiệu vì thế tỉ số cố kết trước (OCR) cũng bé hơn 1, và không tuân theo
Trang 3qui luật tăng theo chiều sâu chính là do mẫu bị
xáo động khi xem xét biến dạng khi mẫu được
nén lại về giá trị áp suất địa tầng Sự xáo động
mẫu cũng có thể có nguyên do từ kỹ thuật lấy
mẫu và các quá trình khác nữa Takemura et al
(2007) so sánh các mẫu đất lấy bằng ống mẫu
Piston và Shelby bằng cách so sánh các đặc
trưng của đất sét yếu Đồng Bằng sông
Mekong Nghiên cứu này chỉ ra rằng các đặc
trưng cơ học của đất yếu khu vực Đồng Bằng
sông Mekong không được xác định một cách
đúng đắn do mẫu đã bị xáo động Vì vậy tất cả
các mẫu đất ở Cái Mép, Hiệp Phước, Hải
Phòng và Cà Mau, được lấy ở các công trình
nghiên cứu trong bài báo này được thực hiện
bằng ống lấy mẫu Piston nhằm có được mẫu
chất lượng cao cho thí nghiệm cố kết tốc độ
biến dạng không đổi (CRS)
Thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi CRS
Mẫu đất nguyên dạng từ 4 khu vực nghiên cứu được thí nghiệm bằng hộp nén không nở hông Oedometer theo sơ đồ tốc độ biến dạng không đổi CRS và thí nghiệm cố kết thấm tiêu chuẩn IL Tốc độ biến dạng cho thí nghiệm CRS được lựa chọn là 0.02%/phút tuân theo tiêu chuẩn ASTM D-4186 và/hoặc JIS A-1227 Tốc độ biến dạng trong thí nghiệm được chọn khá gần với tốc độ biến dạng hiện trường đo được, và cho kết quả phân tích tương thích với
dữ liệu quan trắc hiện trường như thể hiện trong bác bài báo do cùng tác giả công bố (Nguyen and Tran (2015), Nguyen and Tran
2016, Nguyen et al 2016)
3 XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỐ KẾT THẤM CHO ĐẤT SÉT YẾU VIỆT NAM
' c(
'c(IL) (kPa)
y=1.16x R=0.96 y=1.05x
y=1.25x
Cai Mep Hiep Phuoc Hai Phong
Ca Mau Hoang Sa (Vietnam)
Ca Mau
Hai Phong
Cai Mep
Hiep Phuoc
0 50 100 150 200 250 300 350
Hình 1 Bản đồ vị trí các khu vực nghiên cứu và mối quan hệ giữa áp suất tiền cố kết từ CRS và IL
Đối với bài toán cố kết thấm, áp suất tiền cố
kết là một trong những thông số đầu vào quan
trọng bên cạnh chỉ số nén, hệ số cố kết thấm, và
áp suất địa tầng hữu hiệu Xác định thông số áp
suất tiền cố kết thường được thực hiện theo
phương pháp của Casagrande (1936) dựa trên
kết quả thí nghiệm cố kết truyền thống IL; vì thế, giá trị áp suất tiền cố kết thường không được xác định một cách chính xác do các điểm
dữ liệu thí nghiệm rời rạc… dẫn đến sai khác khi tính toán độ lún của nền đất yếu, là kết quả quan trọng trong việc quyết định cao độ hoàn
Trang 4thiện của công trình và công tác duy tu vận
hành công trình trong tương lai đặc biệt là đối
với công trình đường giao thông và bãi chứa
hàng hóa được xây dựng trên nền đất yếu ở
Việt Nam
Hình 1 thể hiện vị trí 4 công trình trong bài
nghiên cứu này Một công trình ở khu vực Hải
Phòng có lớp đất sét yếu dày vào khoảng 8 m
đến 9 m thuộc Đồng Bằng sông Hồng, các công
trình còn lại ở khu vực Đồng Bằng sông
Mekong lần lượt là Cái Mép có chiều dày lớp đất yếu là 35 m thuộc Bà Rịa, Vũng Tàu; Hiệp Phước có chiều dày lớp đất yếu 38 m thuộc TP HCM; và Cà Mau có chiều dày lớp đất yếu là 17
m Các công trình này bao gồm điều kiện đất yếu rộng khắp Việt Nam từ Đồng Bằng sông Hồng đến Đồng Bằng sông Mekong, và vì thế
có thể đại diện cho đất yếu của Việt Nam và có ảnh hưởng nhất định đến phương án xử lý nền
CaiMep
0 5 10
15
20
25
30
35
40
0 140 280 420
HiepPhuoc
0 140 280 420
HaiPhong
0 140 280 420
CaMau
0 140 280 420
Hình 2 Áp suất tiền cố kết và áp suất địa tầng theo chiều theo các phương pháp thí nghiệm khác nhau
Hơn nữa, hình 1 thể hiện mối quan hệ giữa
áp suất tiền cố kết theo sơ đồ thí nghiệm cố kết
tốc độ biến dạng không đổi CRS và áp suất tiền
cố kết theo sơ đồ truyền thống IL đối với các
khu vực công trình đang nghiên cứu Tỷ số giữa
kết quả từ CRS so với IL trung bình là 1.16 Áp
suất tiền cố kết theo thí nghiệm CRS luôn lớn
hơn các gia trị từ thí nghiệm truyền thống IL từ
5 % đến 25 % Điều này giải thích tại sao độ lún
tính toán trong thực tế lại nhỏ hơn độ lún đo
được ở hiện trường trong một số trường hợp
Hình 2 thể hiện áp suất tiền cố kết và áp suất
địa tầng theo chiều sâu dựa trên kết quả nhiều loại thí nghiệm khác nhau như CRS, IL, xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) cho 4 khu vực công trình Áp suất tiền cố kết theo kết quả thí nghiệm CPTu dao động từ 1/5 đến 1/3 sức kháng mũi côn hiệu chuẩn (qT-v0) lần lượt
từ Cà Mau đến Hiệp Phước Mối quan hệ này có thể được viết lại bằng phương trình sau đây:
) (
3
1 5
1
Đồ thị cũng thể hiện giá trị áp suất quá tải địa tầng (POP) của trầm tích Hollocene Việt Nam cho các khu vực nghiên cứu dao động từ 20 kPa
Trang 5ở Cà Mau đến 30 kPa ở Hải Phòng trong khi đó
giá trị này dao động từ 30 kPa ở Cái Mép đến
45 kPa ở Hiệp Phước đối với độ sâu đến 20 m
và 60 kPa đến 85 kPa đối với độ sâu từ 20 m
đến 38 m, và có thể được viết lại theo phương
trình bên dưới đây:
) 20 )(
85 60 ( '
'
) 20 )(
45 20 ( '
'
0
0
m
m
v
c
v
c
Điều này cho thấy rằng đất yếu trầm tích
Hollocene ở Việt Nam luôn ở trạng thái cố kết
trước và hệ số cố kết trước luôn lớn hơn 1 Đối
với khu vực Hải Phòng, đất sét yếu có chiều dày
chỉ vào tầm 8 m đến 9 m ở phía trên, và bên
dưới là lớp đất sét cứng có áp suất tiền cố kết
lên đến 280 kPa ở độ sâu vào khoảng 11 m
Hình 3 so sánh mối quan hệ của đường cong
nén lún e-log’v theo kết quả từ thí nghiệm CRS
và IL đối với các khu vực công trình được
nghiên cứu ở Việt Nam từ Đồng Bằng sông
Hồng đến sông Mekong Từ đó dễ dàng thấy
rằng áp suất tiền cố kết từ thí nghiệm CRS luôn
lớn hơn giá trị này từ thí nghiệm IL; tuy nhiên,
hệ số cố kết thấm đối với 2 loại thí nghiệm này
là gần như nhau không phụ thuộc vào sơ đồ thí
nghiệm Hơn nữa, thí nghiệm cố kết tốc độ biến
dạng không đổi (CRS) lại có những ưu điểm
nhất định so với sơ đồ thí nghiệm truyền thống (IL) như là: 1) thời gián thí nghiệm ngắn hơn, chỉ từ 1 đến 2 ngày kể quả quá trình chuẩn bị mẫu trong khi thời gian ngày ít nhất là 7 ngày đối với thí nghiệm truyền thống (IL); 2) dữ liệu kết quả thí nghiệm liên tục và được lưu tự động
do đó độ tin cậy cũng cao hơn hẳn thí nghiệm truyền thống Kết quả là việc xác định áp suất tiền cố kết từ dữ liệu thí nghiệm liên tục như CRS trở nên đơn giản hơn nhiều và chính xác hơn so với khi xác định giá trị này từ dữ liệu rời rạc theo từng cấp tải trọng ở thí nghiệm cố kết gia tải từng cấp truyền thông (IL)
Rõ ràng là theo kết quả tiêu biểu trên Hình 3 chỉ số nén của đất yếu từ thí nghiệm CRS và IL hầu như là không khác nhau đối với các khu vực công trình đang nghiên cứu Tại các công trình này trầm tích Hollocene được cho là đất sét yếu với hệ số rỗng lớn dao động từ 1.3 đến 2.6 tuy từng vị trí công trình và độ sâu của mẫu Đó là nguyên nhân cho thấy áp suất tiền cố kết của đất sét yếu là một trong những thông số quan quan trọng cần được xác định một cách chính xác để phục vụ bài toán phân tích cố kết thấm cho các công trình thuộc Đồng Bằng sông Hồng và sông Mekong
CRST ILT
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
cv
2 /d)
Hình 3 So sánh kết quả thí nghiệm CRS và IL
Trang 64 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN CỐ KẾT
THẤM
Mô hình của bài toán
Tính nén lún của đất biến thiên theo cấp ứng
suất với quan hệ theo đường cong e-log’v có
hình chữ S, vì thế bài toán phân tích cố kết có
thể chưa sai số nếu như một chỉ số nén bằng
hằng số được sử dụng Vì vậy, các tác giả áp
dụng mô hình bài toán với 3 giá trị chỉ số nén
khác nhau ở các giai đoạn gia tải khác nhau Giá trị chỉ số nén/nở đầu tiên là Cr được sử dụng trong giai đoạn nền đất được nén lại (hoặc giai đoạn cố kết trước); giá trị Cc1 được sử dụng khi cấp tải vượt qua áp suất tiền cố kết ’c (’y) và
bé hơn giá trị áp suất ’p là giá trị áp suất mà tại
đó đặc tính nén lún của nền đất giảm đi; giá trị
Cc2 được sử dụng khi cấp tải trọng lớn hơn ứng suất ’p như thể hiện ở hình 4
Unit cell model of vertical drain
Layer-1
Layer-i Layer-n
Layer-i: h 0i Discretization Radial: N ri Vetical: Nvi
Vertical drain dia.
Equi
vale d
r = Nridr
h0i = Nvidh
Layer-2
cv
2 /d)
v
c
p
CRS data
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
Hình 4 Mô hình cho bài toán cố kết thấm dựa trên kết quả thí nghiệm CRS
Cai Mep
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
cv
2 /d)
Hai Phong
Hiep Phuoc
Ca Mau
Hình 5 Kết quả thí nghiệm CRS ở các khu vực nghiên cứu
Trang 7Phần mềm phân tích bài toán cố kết thấm
Phần mềm sai phân hữu hạn CONSOPRO để
giải bài toán đối xứng trục được nhóm tác giả
phát triển tại viện Khoa Học Thủy Lợi Miền
Nam (SIWRR) cho phân tích bài toán cố kết
thấm với bấc thấm kết hợp gia tai có hoặc
không có bơm hút chân không Một trụ tương
đương xung quanh bấc thấm được xét đến trong
bài toán này như hình 4, ngay khi bấc thấm
được cắm vào nền thì bấc thấm trở thành biên
thoát nước của trụ tương đương đang xét quan
bấc thấm trong bài toán cố kết thấm đồng thời
Phần mềm CONSOPRO cho phép xét đến 20
lớp đất riêng biệt với các đặc trưng độc lập và
đến 50 trường hợp gia tải từng cấp khác nhau
trong thực tế thi công công trình Kết quả xuất
ra từ phần mềm bao gồm: 1) Độ lún theo thời
gian của từng lớp đất được xét; 2) Độ lún tổng
theo thời gian của toàn nền đất đang xét; 3) Ứng
suất hữu hiệu theo thời gian cho từng lớp đất
đang xét; 4) Biến dạng theo thời gian của từng
lớp đất đang xét Nguyen (2015) Phương pháp
tính toán này rất hữu ích cho việc thi công đắp
nền trên khu vực rộng lớn hoặc các dự án xử lý
nền đất yếu ở Việt Nam
Các thông số đầu vào cho bài toán cố kết
thấm
Thông số đầu vào cho bài toán cố kết thấm
của các khu vực nghiên cứu được xác định dựa
trên kết quả thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng
không đổi CRS trên các mẫu chất lượng cao
được thu thập bằng ống lấy mẫu Piston như mô
tả ở phần trên Một số thông số đầu vào cho bài
toán cố kết thấm bằng phương pháp sai phân
hữu hạn đã được các tác giả báo cáo chi tiết
trong các bài báo của cùng nhóm tác giả trước
đó như (Nguyen and Tran (2015), Nguyen and
Tran 2016, Nguyen et al 2016) Hình 5 thể hiện
kết quả thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi của 4 khu vực nghiên cứu với tốc độ biến dạng là 0,02%/phút Rõ ràng là hệ số rỗng
ở ngay giá trị áp suất địa tầng luôn lớn hơn 1,2 đối với các mẫu thí nghiệm ở các khu vực nghiên cứu Đối với khu vực Hải Phòng, lớp đất
có hệ số rỗng bé hơn 1,0 được cho là lớp đất sét cứng và không xét đến trong bài toán phân tích
cố kết thấm ở khu vực này
Phân tích bài toán cố kết thấm
Một loạt bài toán phân tích cố kết thấm bằng phương pháp sai phân hữu hạn (FDM) được tác giả thực hiện trên nền phần mềm CONSOPRO cùng với việc sử dụng mô hình bài toán theo hình 4 và kết quả thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi CRS theo hình 5 Dữ liệu quan trắc hiện trường đại diện cho 4 khu vực nghiên cứu bao gồm độ lún mặt tại bàn đo lún, áp lực lực nước lỗ rỗng thặng dư từ các đầu đo piezometer cũng được sử dụng để so sánh với kết quả tính toán có được từ phần mềm CONSOPRO như trên hình 6 Trong số 4 khu vực nghiên cứu thì 3 khu vực có sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải trước bằng cát đắp trong khi đó thì khu vực nghiên cứu tại Cà Mau còn
có kết hợp cả bơm hút chân không nhằm rút ngắn thời gian thi công; và giảm độ lún dư trong giai đoạn vận hành công trình Thời gian cho công tác xử lý nền ở Cà Mau là 180 ngày trong khi ở 3 khu vực còn lại hơn 1 năm Bấc thấm được ép tĩnh hoặc ép rung xuống hết chiều dày lớp đất trầm tích yếu Hollocene cho tất cả các khu vực nghiên cứu trừ trường hợp ở Cà Mau
do có áp dụng biện pháp hút chân không nên bấc thấm có cao độ mũi cao hơn đáy lớp đất yếu
1 m Bấc thấm được bố trí theo lưới ô vuông ở Cái Mép, Cà Mau và theo lưới tam giác ở Hiệp Phước và Hải Phòng Bảng 1 tóm tắt các thông
Trang 8số đầu vào cho bấc thấm (PVDs), hệ số cố kết
của đất trầm tích Hollocene ở các khu vực
nghiên cứu, các chỉ số nén, độ lún cố kết cuối
cùng SF, độ lún tính toán và quan trắc ở thời
điểm dỡ tải cho trước St1 và St2 tương ứng với
các khu vực công trình nghiên cứu cũng như
tóm tắt các giá trị hệ số rỗng, độ ẩm và giới
hạn chảy (LL) của nền đất yếu đối với 4 công
trình này Sữ khác biệt giữa kết quả tính toán
và kết quả quan trắc dao động từ -5,54 % đến
2,19%, và dễ dàng nhận thấy rằng sự khác biệt này là không lớn và có thể chấp nhận được trong thực tế thiết kế và xây dựng đối với công tác xử lý nền đất yếu ở Việt Nam Hình 6 thể hiện kết quả tính toán độ lún mặt theo thời gian bằng phần mềm CONSOPRO rất phù hợp với kết quả quan trắc hiện trường Kết quả độ lún cố kết tính toán cuối cùng theo thời gian
có giá trị từ 10,83 % đến 12,33 % chiều dày lớp đất yếu
Bảng 1 Bảng tỏm tắt thông số sử dụng cho các khu vực nghiên cứu
Trang 90
2
4
6
8
10
PVD+Surcharge
Square pattern
Spacing: 120 cm
Sizing: 100x4 mm2
0
150
300
450
PVD+Surcharge Triangle pattern Spacing: 150 cm Sizing: 100x4 mm2
PVD+Surcharge Triangle pattern Spacing: 110 cm Sizing: 100x4 mm2
PVD+Surcharge+Vacuum Square pattern Spacing: 100 cm Sizing: 100x4 mm2
-7.38 m -10.00 m -10.00 m
-20
0
20
40
60
Hình 6 Kết quả phân tích cố kết thấm so sánh ở 4 khu vực nghiên cứu
Để nghiên cứu mức độ tiêu tán áp lực
nước lỗ rỗng thặng dư phát sinh trong nền đất
yếu trong quá trình gia tải trước, các đầu đo
áp lực nước lỗ rỗng dây rung được lắp đặt
vào trong nền trước khi tiến hành thi công gia
tải ở toàn bộ các công trình nghiên cứu trừ
khu vực Hải Phòng Áp lực nước lỗ rỗng
thặng dư theo hình 6 đạt giá trị lớn nhất ngay
cuối giai đoạn gia tải và/hoặc bơm hút chân
không đạt cực đại và sau đó tiêu tán nhanh
một cách đáng kể Áp lực nước lỗ rỗng thặng
dư tính toán dựa trên số liệu quan trắc có kể
đến hiệu chỉnh độ lún của đầu đo theo thời
gian Đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ
rỗng thặng dư tính toán cũng tương đồng tốt
với kết quả quan trắc hiện trường ở Cái Mép,
Hiệp Phước và Cà Mau
5 THẢO LUẬN
Đất sét yếu Hollocene ở Việt Nam có mối quan hệ nén lún e-log’v theo đường cong S, chỉ được thấy và xác định trên mẫu thí nghiệm nguyên dạng chất lượng cao thu thập bằng ống lấy mẫu Piston Ngay cả khi thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi được sử dụng thì điều quan trọng vẫn là phải đảm bảo chất lượng mẫu thu thập tại hiện trường Hầu hết thí nghiệm Oedometer thực hiện trên đất sét yếu ở Việt Nam cho kết quả tỷ số cố kết trước bé hơn
1, điều này hầu như do nguyên nhân sử dụng ống mẫu hở thành mỏng Shelby đã làm cho mẫu không còn nguyên dạng
Kết quả nghiên cứu này cho thấy mối tương đồng tốt giữa dữ liệu quan trắc hiện trường so với kết quả tính toán bằng phương pháp sai
Trang 10phân hữu hạn bằng phần mềm CONSOPRO với
các thông số đầu vào được xác định từ thí
nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi trên
đất sét yếu ở Việt Nam Tuy vậy, phương pháp
thí nghiệm này chưa được nêu trong qui trình thí
nghiệm chính thức ở Việt Nam và vì thế rất ít
khi được ứng dụng vào thực tế thiết kế và xây
dựng công trình xử lý nến đất yếu ở Việt Nam
dẫn đến kết quả quan trắc hiện trường thường
rất khác biệt với giá trị tính toán trong giai đoạn
thiết kế về độ lún nền đất đối với nhiều công
trình xây dựng trên nền đất yếu gây khó khăn
trong công tác thi công công trình như xác định
đúng giá trị cao độ hoàn thiện, chiều dày bù lún
và ước tính độ lún dư phục vụ trong công tác
duy tu và vận hành công trình
KẾT LUẬN
Trầm tích yếu Hollocene ở Việt nam trong
điều kiện tự nhiên luôn ở trạng thái cố kết trước
ngay cả khi có hệ số rỗng lớn hơn 1
Áp suất tiền cố kết có được từ thí nghiệm
cố kết tốc độ biến dạng không đổi (CRS) lớn
hơn giá trị có được từ thí nghiệm cố kết gia tải
từng cấp truyền thống (IL) theo hệ số 1.16 đối
với trầm tích yếu Hollocene ở Việt Nam Áp
suất địa tầng quá tải (POP) của tầng trầm tích
Hollocene ở Việt Nam dao động từ 20 kPa đến
45 kPa trong 20 m trên cùng và từ 60 kPa đến
85 kPa cho lớp đất bên dưới sâu hơn 20 m
Các thông số đầu vào cho bài toán cố kết
thấm xác định dựa trên kết quả thí nghiệm cố
kết tốc độ biến dạng không đổi theo tốc độ biến
dạng 0.02%/phút cho kết quả tính toán bài toán
cố kết thấm theo phương pháp sai phân hữu hạn
(FDM) trên phần mềm CONSOPRO cho kết
quả tương thích với dữ liệu quan trắc hiện
trường theo độ lún, tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng
thặng dư đối với 4 khu vực công trình đang
nghiên cứu, tương đồng với kết quả công bố
trước đó của cùng nhóm tác giả (Nguyen and
Tran (2015), Nguyen and Tran 2016, Nguyen et
al 2016)
Hệ số cố kết thấm ngang biểu kiến cho lớp đất trầm tích yếu Hollocene ở Việt Nam tương đồng với dữ liệu đã được nhóm tác giả công bố trước đó (Nguyen and Tran 2015, Nguyen and Tran 2016, Nguyen et al 2016) theo mối quan
hệ ch(OC) = 3.0cv(OC), ch(NC) = 3.0cv(NC) và
cv(OC) = 10cv(NC) đối với 3 khu vực nghiên cứu đầu tiên trong khí đó ch(OC) = 1.5cv(OC)
và ch(NC) = 1.5cv(NC) đối với khu vực Hải Phòng
LỜI CẢM ƠN
Nhóm tác giả chân thành biết ơn và gửi lời cảm ơn đến Ban Quản Lý Dự Án 85 (PMU-85)
và Ban Quản Lý Dự Án Hàng Hải 2 vì đã cho phép sử dụng số liệu của dự án tác giả tham gia trực tiếp vào nghiên cứu này ở viện Khoa Học Thủy Lợi Miền Nam (SIWRR)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bui, T M (2003) Initial Evaluation of Consolidation Characteristics of Mekong Soft Clay and Their Use in Engineering Practice
Hanoi Engineering Geology Workshop Ha Noi: 1-13
Byrne, P M and Y Aoki (1969) "The strain controlled consolidation test." Soil Mechanics Series, The University of British Columbia 9: 1-25
Casagrande, A (1936) The determination of the pre-consolidation load and its practical significance: Discussion D-34 The first international conference on soil mechanics and foundation engineering Havard University, Cambridge 3: 60-64
Crawford, C B (1964) "Interpretation of the consolidation test." Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE 90(SM5): 87-102