Nghiên cứu thi công thử nghiệm hiện trường công nghệ đất trộn ximăng trộn ướt và trộn sâu để gia cố đường đê bao ở an giang

Công nghệ đất trộn ximăng theo phương pháp trộn ướt – trộn sâu SCDM đ được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam trong các lĩnh vực gia cố mố trụ cầu, tường dụng trong gia cố đường đ bao còn bị

NGUYỄN BÌNH TIẾN

NGHIÊN CỨU THI CÔNG THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜN

C N N Ệ ẤT TR N MĂN - TR N ƯỚT

VÀ TR N SÂU - Ể GIA CỐ ƯỜNG Ê BAO Ở AN GIANG

Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô và đường thành phố

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2016

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độ ậ – Tự – H

Nghiên cứu thi công thử nghiệm hiệ trườ ệ ất trộ - trộ

ướt và trộn sâu - ể ố ườ bao ở An Giang

II NHIỆ VỤ UẬN V N

Luận văn nghi n cứu công nghệ đất trộn ximăng - trộn ướt và trộn s u nhỏ gọn (NSV) để gia cố đường đ bao Từ kết quả thi công thử nghiệm hiện trường, đề xuất quy trình công nghệ thi công phù hợp với điều kiện ở An Giang

Nhiệm vụ cụ thể:

1 Nghi n cứu tổng quan về công nghệ đất trộn ximăng

2 Tập hợp hồ sơ thiết kế đường đ bao trong phòng làm cơ sở tiến hành thi công thử nghiệm hiện trường

3 Thi công đoạn đường 60 m thử nghiệm tại t nh An Giang dựa vào kết quả

th nghiệm trong phòng

4 Thực hiện công tác khoan lấy mẫu hiện trường

5 Ph n t ch và đánh giá chất lượng thi công thử nghiệm thông qua kết quả

th nghiệm các mẫu soilcrete và quan trắc hiện trường

6 Đề xuất quy trình công nghệ ứng dụng phù hợp với điều kiện địa chất ở

An Giang

III NG GIA NHIỆ VỤ 10/1/2015

IV NG H N TH NH NHIỆM VỤ: 18/1/2016

V N Ộ HƯỚNG N TS TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG

TP HCM, ngày 18 tháng 1 năm 2016

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LỜI CẢ ƠN

Lời đầu tiên tôi xin cảm ơn s u sắc đến Thầy hướng dẫn chính TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng, bộ môn Cầu Đường, khoa Kỹ thuật Xây dựng trường Đại học Bách Khoa TP HCM Thầy đ truyền đạt những kiến thức quí báu, góp ý, hướng dẫn tận tình, và động viên trong suốt thời gian nghiên cứu giúp tôi hoàn thành luận văn này Xin cảm ơn đến các thầy cô trường Đại học Bách Khoa TP HCM đ tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập tại trường Tôi cũng xin cảm ơn AUN SEED-NET, Tập đoàn Something Việt Nam, và

t nh An Giang đ tài trợ kinh phí cho nghiên cứu này thông qua đề tài mã số HCMUT CRI 1301 Đề tài đ tạo điều kiện tốt nhất cho nhóm nghiên cứu và bản thân tôi hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn các thành vi n trong nhóm nghi n cứu đ cùng hợp tác làm việc, chia sẻ kiến thức, và kinh nghiệm trong quá trình nghiên cứu đề tài Cảm ơn gia đình và bạn bè đ luôn động vi n, tin tưởng, và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

TÓM TẮT LUẬN V N

Đề tài NGHIÊN CỨU THI CÔNG THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜN C N

N Ệ ẤT TR N MĂN - TR N ƯỚT VÀ TR N SÂU - Ể GIA CỐ

ƯỜNG Ê BAO Ở AN GIANG

Sản xuất lúa - gạo ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có vai trò rất quan trọng, không những cho vùng ĐBSCL mà cho cả nước về đảm bảo an ninh lương thực, thúc đẩy hàng hóa xuất khẩu, thu ngoại tệ, n ng cao đời sống, và tạo cơ hội việc làm cho cư d n nông thôn rất lớn Đường đ bao ở ĐBSCL dùng để chống lũ bảo vệ hoa màu và có vai trò đảm bảo giao thông nông thôn Hiện nay, hệ thống đường đ đ x y dựng tại vùng ĐBSCL còn bộc lộ nhiều bất cập Đường đ thường xuy n bị sạt lở nghi m trọng Vì vậy, việc gia cố đường đ là một y u cầu bức thiết hiện nay

Công nghệ đất trộn ximăng theo phương pháp trộn ướt – trộn sâu (SCDM) đ được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam trong các lĩnh vực gia cố mố trụ cầu, tường

dụng trong gia cố đường đ bao còn bị hạn chế do đường đ nông thôn có bề rộng nhỏ (<= 4 m) và thiết bị thi công tương đối cồng kềnh không thi công được Công nghệ đất trộn ximăng bằng thiết bị (NSV) với ưu điểm nhỏ gọn sẽ là giải pháp khắc phục nhược điểm này Thi công thử nghiệm hiện trường công nghệ đất trộn ximăng

- trộn ướt và trộn sâu nhằm kiểm chứng lại kết quả nghiên cứu trong phòng ứng dụng để gia cố đường đ Kết quả nghiên cứu của đề tài bao gồm: (1) Thi công hoàn thiện 60 m đoạn đường đ đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, đưa vào sử dụng tại xã Vĩnh Trạch, huyện Thoại Sơn, t nh An Giang; (2) Báo cáo ph n t ch, đánh giá chất lượng thi công cọc ximăng-đất ngoài hiện trường; (3) Quy trình công nghệ hướng dẫn thi công, quản lý chất lượng, và nghiệm thu sản phẩm của công nghệ NSV phù hợp với điều kiện địa chất ở t nh An Giang

SUMMARY OF THESIS

Topic

A FIELD EXPERIMENT OF DEEP MIXING METHOD TO REINFORCE

EARTH LEVEES IN AN GIANG PROVINCE

Production of rice in the Mekong Delta has a very important role, not only for Mekong Delta but also the whole country for ensuring food security, promoting exports, foreign exchange earnings, raise living standards, and create employment opportunities for rural people Earth levee in the Mekong Delta can cut flood for protection for crops and have role in ensuring rural transport Currently, the system

of earth levee which builted in the Mekong Delta had many problems Earth levee frequently was be landslided and broken Thus, reinforce earth levee have very important

The Soil Cement Deep Mixing technology (SCDM) has many advantages such

as simple of construction equipment and material only need cement Currently, SCDM has not been applied in reinforce earth levee yet because it has small wide, construction equipment has difficult The SCDM with NSV equipment that have small system can solve the problem, bringing high economic efficiency and technical A field experiment of SCDM purpose checks the laboratory test results to reinforce earth levee The results of this thesis indicate that: (1) Finishing construction of the rural road 60m ensures the technical requirements and used in Vinh Trach Ward People's Committee, Thoai Son district, An Giang province; (2) Report of quantity of the soil cement column construction in the field; (3) Process technology instruction execution, quality management, and acceptance of the technology product suite NSV geological conditions in An Giang province

Ụ Ụ

MỤC LỤC viii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH xiv

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 TÓM TẮT NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐẤT TRỘN XIMĂNG 2

3 ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU 9

4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 10

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

6 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 11

7 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 11

8 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 12

9 TỔ CHỨC LUẬN VĂN 13

: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14

CHƯƠNG 1 THÍ NGHIỆM NÉN NỞ HÔNG TỰ DO (UCS) (ASTM D2166) 14

1.1 LÝ THUYẾT DÒNG THẤM TRONG ĐẤT 15

1.2 HỆ SỐ ỔN ĐỊNH 19

1.3 QUAN TRẮC HIỆN TRƯỜNG 21

1.4 1.4.1 Quan trắc mực nước ngầm 21

1.4.2 Quan trắc chuyển vị ngang 24

: THI CÔNG THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 33

CHƯƠNG 2 VỊ TRÍ THI CÔNG THỬ NGHIỆM 33

2.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN 33 2.2

THI CÔNG THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 37

2.3 2.3.1 Kết quả thí nghiệm trong phòng 37

2.3.2 Phương án thiết kế thi công và tổ chức thi công thử nghiệm 39

2.3.3 Phương pháp và thiết bị thi công 42

2.3.4 Trình tự thi công thử nghiệm hiện trường 45

2.3.5 Quản lý chất lượng trong quá trình thi công 51

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54

2.4 2.4.1 Kết quả 54

2.4.2 Thảo luận 54

TÓM TẮT 57

2.5 : ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MẪU SOILCRETE HIỆN CHƯƠNG 3 TRƯỜNG 58

TRÌNH TỰ THỰC HIỆN 58

3.1 3.1.1 Lấy mẫu ở hiện trường 58

3.1.2 Thí nghiệm trong phòng 59

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 65

3.2 3.2.1 Mức độ hình thành cọc theo chiều sâu và tính liên tục tường soilcrete 65

3.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng ximăng đến cường độ nén nở hông, q u 67

3.2.3 Ảnh hưởng của loại đất đến cường độ nén nở hông, q u 67

3.2.4 So sánh cường độ tại vị trí lấy lõi thân cọc và các vị trí giao nhau giữa các cọc .71

3.2.5 Mối quan hệ giữa cường độ, q u , và biến dạng lúc phá hoại, ε f. 71

3.2.6 Mối quan hệ giữa cường độ, q u , và môđun đàn hồi cát tuyến, E 50 71

TÓM TẮT 74

3.3 : ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG THẤM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA CHƯƠNG 4 TƯỜNG SOILCRETE HIỆN TRƯỜNG 75

LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC HIỆN TRƯỜNG 75

4.1 4.1.1 Lắp đặt giếng quan trắc mực nước ngầm 75

4.1.2 Lắp đặt ống thăm dò chuyển vị ngang (casing) 76

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 84

4.2 4.2.1 Kết quả quan trắc mực nước ngầm 84

4.2.2 Kết quả phân tích ổn định 84

4.2.3 Kết quả quan trắc chuyển vị ngang 87

4.2.4 Thảo luận 87

TÓM TẮT 93

4.3 : QUY TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ NSV ĐỂ GIA CỐ CHƯƠNG 5 ĐƯỜNG ĐÊ BAO Ở AN GIANG 94

PHẠM VI ÁP DỤNG 94

5.1 CÁC TÀI LIỆU VIỆN DẪN 94

5.2 CÁC THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA 95

5.3 CÁC QUY ĐỊNH CHUNG 95

5.4 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT 96

5.5 VẬT LIỆU VÀ SẢN PHẨM 98

5.6 CƠ SỞ LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ 98

5.7 THI CÔNG 100

5.8 CÁC YÊU CẦU VỀ KIỂM TRA VÀ NGHIỆM THU 104

5.9 CÁC YÊU CẦU ĐẶC BIỆT 106

5.10 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ & HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 108

TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 108

KIẾN NGHỊ 110

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

ANH Ụ KÝ HIỆU, HỮ VIẾT TẮT

 = biến dạng dọc tương đối (%)

nghệ đ được Trung tâm kiến trúc Nhật Bản chứng nhận số BCJ-149

ANH Ụ ẢNG IỂU

Bảng 2.1 Ch ti u cơ lý của các lớp đất (theo hồ sơ báo cáo địa chất) 36

Bảng 2.2 Tóm tắt kết quả tính toán hệ số an toàn FS 40

Bảng 3.1 Hệ số hiệu ch nh cho những mẫu có H D < 2 (ASTM C42 C42M) 64

Bảng 4.1 Các thông số đầu vào phân tích bài toán 86

Bảng 4.2 Kết quả ph n t ch ổn định bằng phần mềm Slope W2007 86

ANH Ụ HÌNH

Hình 1.1 Biểu đồ quan hệ ứng suất, q u , và biến dạng, ε (Lê khắc Bảo 2014) 17

Hình 1.2 Dòng thấm một hướng trong đất (Whitlow 1997) 18

Hình 1.3 Biểu diễn dòng thấm tr n đồ thị (lưới thấm) (Whitlow 1997) 18

Hình 1.4 Xác định hệ số an toàn theo phương pháp ph n mảnh (Duncan & Wright 2005) 20

Hình 1.5 Sự phân bố nước ngầm trong đất (Whitlow 1997) 23

Hình 1.6 Đo mực nước ngầm 23

Hình 1.7 Thiết bị đo chuyển vị ngang Inclinometer 28

Hình 1.8 Thiết bị thăm dò b n trong ống thăm dò (Stark & Choi 2008) 28

Hình 1.9 Minh họa bộ phận cảm biến góc nghiêng (Slope Indicator Company) 28

Hình 1.10 Trình tự lắp đặt casing (TRB 2008) 29

Hình 1.11 Minh họa hướng lắp đặt casing (Slope Indicator Company) 29

Hình 1.12 Minh họa cơ chế hoạt động của thiết bị inclinometer (Stark & Choi 2008) 30

Hình 1.13 Lỗi góc xoay () của cảm biến (Mikkelsen 2003) 32

Hình 1.14 Lỗi độ s u, độ cong vênh của ống (Mikkelsen 2003) 32

Hình 2.1 Vị trí thi công thử nghiệm 35

Hình 2.2 Bảo quản ximăng thi công 41

Hình 2.3 Mặt bằng bố trí thi công thử nghiệm 41

Hình 2.4 Trình tự phương pháp thi công tạo cọc NSV 41

Hình 2.5 Hệ thống thiết bị thi công 44

Hình 2.6 Công tác chuẩn bị mặt bằng 48

Hình 2.7 Công tác định vị tim cọc 48

Hình 2.8 Vận hành thử máy móc thiết bị 49

Hình 2.9 Vận hành thi công cọc 50

Hình 2.10 Đắp đất mặt đường 50

Hình 2.11 Hệ thống quản lý vữa ximăng 52

Hình 2.12 Quy trình quản lý chất lượng cọc 53

Hình 2.13 Hình ảnh các thông số thi công cọc thực tế 53

Hình 2.14 Ximăng bị bón cục khi trộn vữa 56

Hình 2.15 Vòi phun vữa bị nghẹt 56

Hình 2.16 Vệ sinh lại mũi khoan 56

Hình 3.1 Vị trí khoan lấy mẫu soilcrete 61

Hình 3.2 Đào lộ đầu cọc 61

Hình 3.3 Máy khoan địa chất XY-1A kết hợp mũi khoan hai lòng 62

Hình 3.4 Mẫu được lấy l n, quấn keo và bảo quản cẩn thận 62

Hình 3.5 Hình ảnh mẫu trước và sau khi được gia công 63

Hình 3.6 Máy nén nở hông tự do các mẫu soicrete 64

Hình 3.7 Mặt bằng và trắc dọc của các vị trí cọc đất-xi măng khoan lấy lõi 66

Hình 3.8 Sự hình thành cường độ theo chiều s u của tất cả các cọc 66

Hình 3.9 Cường độ, q u , ứng với các hàm lượng ximăng 68

Hình 3.10 Cường độ, q u, theo lớp đất 70

Hình 3.11 Cường độ, q u, tại các vị trí khoan khác nhau 72

Hình 3.12 Mối quan hệ giữa cường độ, q u , và biến dạng lúc phá hoại, ε f 72

Hình 3.13: Mối quan hệ giữa cường độ, q u , và môđun đàn hồi cát tuyến, E 50. 73

Hình 4.1 Mặt bằng bố trí ống quan trắc 78

Hình 4.2 Hình ảnh thi công lắp đặt ống đo mực nước ngầm 80

Hình 4.3 Hình ảnh ống quan trắc mực nước ngầm sau khi thi công (Lê phi Long 2014) 81

Hình 4.4 Hình ảnh thi công lắp đặt ống đo chuyển vị ngang 82

Hình 4.5 Đo chuyển vị ngang tại hiện trường 83

Hình 4.6 Thiết bị đo chuyển vị ngang Inclinometer 83

Hình 4.7 Các vị trí quan trắc mực nước ngầm (sau khi thi công) 85

Hình 4.8 Kết quả quan trắc chuyển vị ngang 89

Hình 4.9 Phương pháp cộng vectơ xác định hướng chuyển vị (Stark & Choi 2008) 89

Hình 4.10 Kết quả phân tích thấm (Mai Anh phương et al 2015) 91

ỜI A Đ AN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ: “NGHIÊN CỨU THI CÔNG THỬ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG CÔNG NGHỆ ĐẤT TRỘN XIMĂNG - TRỘN ƯỚT

VÀ TRỘN SÂU ĐỂ GIA CỐ ĐƯỜNG ĐÊ BAO Ở AN GIANG” là đề tài do chính

cá nhân tôi thực hiện Đề tài được thực hiện theo đúng Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ, không phải sao chép của cá nhân nào, các số liệu thử nghiệm trong luận văn do chính nhóm nghiên cứu, gồm có tôi, thực hiện

HƯƠNG Ở ĐẦU

1 ẶT VẤN Ề

Sản xuất lúa-gạo ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có vai trò rất quan trọng, không những cho vùng ĐBSCL mà cho cả nước về đảm bảo an ninh lương thực, thúc đẩy hàng hóa xuất khẩu, thu ngoại tệ, n ng cao đời sống, và tạo cơ hội việc làm cho cư d n nông thôn rất lớn ĐBSCL là phần cuối cùng của Châu thổ sông Mekong với diện tích khoảng 3.96 triệu ha, đất nông nghiệp chiếm khoảng 3.21 triệu ha trong đó đất lúa chiếm 1.85 triệu ha ĐBSCL có vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế – xã hội , luôn đóng góp khoảng 50% tổng sản lượng lương thực

nhìn đến năm 2030, ĐBSCL phấn đấu sản lượng lúa đạt 24.5 triệu tấn Định hướng

ĐBSCL có nhiều lợi thế để phát triển nhưng đồng thời cũng có nhiều khó khăn

do biến đổi khí hậu-nước biển dâng cao Vỡ đ g y thiệt hại hơn 40 ha lúa vụ thu đông còn 10 ngày nữa thu hoạch tại x Vĩnh Phước (huyện Tri Tôn) t nh An Giang

cứu nạn t nh này, năm 2014, ch t nh ở Huyện An Phú lũ đ làm thiệt hại ngập úng 6.1 ha hoa màu, 130 ha lúa, sạt lở nghi m trọng 5.5 km k nh mương thủy lợi, sạt lở

Đường đ bao tại ĐBSCL không những chống lũ bảo vệ hoa màu mà còn đóng vai trò đảm bảo giao thông nông thôn Hiện nay, hệ thống đường đ đ x y dựng tại vùng ĐBSCL còn bộc lộ nhiều bất cập Đường đ thường xuy n bị sạt lở nghi m trọng Mái đường đ được đắp từ đất nạo vét bờ k nh và không được đầm nén cẩn thận n n xuất hiện nhiều lỗ rỗng Khi lũ về, đường đ xuất hiện hiện tượng nước thấm qua các lỗ rỗng g y sạt lở và vỡ đ Vì vậy, việc gia cố đường đ bảo vệ hoa màu đảm, bảo đường giao thông nông thôn là một y u cầu bức thiết hiện nay

Công nghệ đất trộn ximăng được phát minh ở Mỹ vào những năm 1954, được

Tại Việt Nam, công nghệ đất trộn ximăng theo phương pháp trộn s u đ bắt đầu được sử dụng từ năm 2002 Công nghệ đất trộn ximăng theo phương pháp trộn ướt-trộn s u đ được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam trong các lĩnh vực gia cố mố trụ

Phùng Vĩnh An 2005) Công nghệ này vẫn chưa được ứng dụng trong gia cố đường

đ bao do đường đ nông thôn có bề rộng nhỏ (<= 4 m) và thiết bị thi công tương đối cồng kềnh không thi công được Công nghệ đất trộn ximăng bằng thiết bị nhỏ gọn NSV (công nghệ NSV) với ưu điểm nhỏ gọn sẽ là giải pháp khắc phục được nhược điểm này, đem lại hiệu quả cao về kinh tế và kỹ thuật Hiện nay, công nghệ NSV ch mới được thi công thử nghiệm ở Đồng Tháp Do đó, công nghệ này cần phải được thi công thử nghiệm thêm nhiều nơi nữa trước khi đưa vào ứng dụng rộng rãi

Đề tài tập trung vào việc thi công thử nghiệm hiện trường công nghệ đất trộn ximăng bằng thiết bị NSV – trộn ướt trộn sâu tại t nh An Giang dựa vào kết quả nghiên cứu trong phòng, ph n t ch đánh giá chất lượng thi công thử nghiệm thông qua việc lấy lõi cọc đất-ximăng hiện trường về thí nghiệm trong phòng và quan trắc hiện trường Sau cùng, luận văn đề xuất một quy trình công nghệ hướng dẫn thi công và nghiệm thu phù hợp với điều kiện địa chất ở An Giang

2 TÓM TẮT N ÊN CỨU TỔN QUAN VỀ C N N Ệ ẤT

TR N MĂN

Phần nghiên cứu tổng quan về công nghệ đất trộn ximăng được trình bày chi tiết ở phần phụ lục A Nghiên cứu tổng quan cần được thực hiện để có nền tảng kiến thức phục vụ thi công, phân tích, và đánh giá kết quả thi công thử nghiệm Từ đó, mục tiêu nghiên cứu được hoàn thành Tóm tắt quá trình nghiên cứu tổng quan nhằm cho người đọc có cái nhìn tổng quát về công nghệ này Nội dung nghiên cứu

tổng quan của luận văn bao gồm: (1) lịch sử phát triển công nghệ đất trộn ximăng trên thế giới và Việt Nam, (2) phân loại và phạm vi ứng dụng, (3) cơ chế hình thành cường độ của đất trộn ximăng, (4) các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của đất trộn ximăng, (5) đặc tính kỹ thuật của hỗn hợp đất-ximăng, (6) thiết bị và công nghệ thi công, (7) quy trình thiết kế thi công công nghệ đất trộn ximăng

Lịch sử phát triển công nghệ ất trộ tr t ế giới và Việt Nam:

Công nghệ đất trộn ximăng được phát minh ở Mỹ vào những năm 1954, được ứng dụng tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1967 Tại Việt Nam, công nghệ cọc ximăng-vôi đ được Viện Khoa học Công nghệ nghiên cứu đề tài cấp Bộ năm

2002 Đến năm 2005, công nghệ cọc ximăng-đất đ được sử dụng trong dự án đường cao tốc Sài Gòn – Trung Lương Hiện nay công nghệ đất trộn ximăng đ được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam trong nhiều lĩnh vực: giao thông, thủy lợi, dân dụng, v.v

Phân loại và phạm vi ứng dụng:

Theo phương pháp trộn, công nghệ đất trộn ximăng bao gồm có phương pháp trộn sâu (Deep Mixing Method – DMM) và phương pháp trộn nông (Shalow Mixing Method – SMM) Theo vật liệu trộn phân thành kiểu trộn ướt (Wet Mixing)

và kiểu trộn khô (Dry Mixing) Theo thiết bị trộn có phương pháp trộn cơ học (Mechanical Mixing) và trộn bằng cách phun áp lực cao (jet grouting)

Phương pháp trộn nông (SMM) được dùng để cải tạo lớp đất mềm, tơi xốp trên

bề mặt, đất bùn và đất bị ô nhiễm với chiều sâu nhỏ hơn 5 m Phương pháp SMM thường được ứng dụng để gia cố toàn khối Chất kết d nh để trộn có thể ở dạng khô hoặc vữa

Phương pháp trộn s u (DMM) được ứng dụng để cải tạo các loại đất hữu cơ, đất sét mềm và cát rời, mục đ ch làm tăng t nh ổn định, giảm độ lún, chống đỡ nền đất đắp, và chống thấm Phương pháp này nhằm cải thiện đất yếu bằng cách tạo ra

các cọc đất gia cố chất kết d nh có đường kính từ 0.6 đến 1.5 m, chiều sâu cọc có thể l n đến 40 m

ơ ế ì t à ườ ộ củ ất trộ :

Cơ chế hình thành cường độ của hỗn hợp đất trộn ximăng diễn ra qua hai giai đoạn Giai đoạn đầu tiên là quá trình thủy hóa của ximăng tạo ra các sản phẩm hydrated calcium silicates (C2SHx, C3S2Hx), hydrated calcium aluminates (C3AHx,

trình thủy hóa này dính kết lại với nhau, lấp đầy các lỗ rỗng trong đất, và đông cứng lại tạo thành bộ khung kết cấu bao quanh các hạt đất Giai đoạn thứ hai hình thành

phản ứng với các khoáng silica và alumina trên bề mặt của các hạt sét (phản ứng pozzolanic) tạo ra các sản phẩm CSH và CAH (sản phẩm ximăng thứ cấp) Các sản phẩm ximăng thứ cấp này không hòa tan, đông cứng trong quá trình bảo dưỡng, làm tăng cường độ và độ bền của hỗn hợp đất-ximăng

Các nhân tố ả ưở ế ườ ộ củ ất trộ :

Cường độ của đất trộn ximăng chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố: đặc trưng của chất kết dính, thành phần và điều kiện của đất, điều kiện trộn, điều kiện dưỡng hộ, phương pháp và thiết bị thi công Các kết luận rút ra từ quá trình nghiên cứu như sau:

- Trong thành phần hóa học của các loại ximăng có t lệ phần trăm các chất hóa học khác nhau, do đó khi trộn các loại ximăng khác nhau với đất cũng sẽ

có cường độ khác nhau

thuộc vào loại đất và thời gian bảo dưỡng

quả nghiên cứu cho thấy đất hạt thô có cường độ cao hơn đất hạt mịn có cùng một hàm lượng ximăng

- Với cùng một hàm lượng ximăng gia cố, đất có hàm lượng hữu cơ càng cao thì cường độ của đất gia cố càng thấp.

pH trong đất trong khoảng 5-8, và có xu hướng giảm cường độ khi độ pH trong khoảng 8-9

độ đất-ximăng sẽ giảm

cường độ phụ thuộc vào loại đất và hàm lượng ximăng

Hỗn hợp đất-ximăng sau khi gia cố có những đặc t nh cơ bản như sau:

biến dạng dọc trục thấp tại thời điểm phá hoại hơn nhiều so với đất nguyên dạng và giá trị biến dạng khi phá hoại nằm trong khoảng 0.6 đến 4%

buồng, thời gian bảo dưỡng và giảm khi tăng hàm lượng nước ban đầu Từ

hàm lượng ximăng, hàm lượng nước, và thời gian bảo dưỡng

khoảng 10-9 đến 10-6 cm/s

- Với các loại máy móc, thiết bị, và công nghệ thi công khác nhau sẽ cho ra sản phẩm đất trộn ximăng có cường độ khác nhau

Thiết bị và công nghệ thi công trộn nông:

Phương pháp trộn nông (SMM) là một kỹ thuật được phát triển bởi công ty Geo-Con tại Bắc Mỹ vào đầu năm 1990 Thiết bị đầu tiên sử dụng để trộn là dùng trục đơn với cánh trộn có đường kính từ 1 đến 4 m Vật liệu dùng để trộn ở dạng khô hoặc vữa và được đưa vào đất tại vị tr b n dưới cánh trộn

Tại Nhật, công nghệ trộn nông cũng được giới thiệu đầu vào năm 2002 Thiết

bị dùng để trộn thường là gầu trộn có gắn cánh trộn bên trong hay là cánh trộn xoay thẳng đứng được gắn trực tiếp vào cần trộn Khi sử dụng thiết bị trộn là gầu trộn, chất kết d nh được rải trước lên mặt đất, và sau đó tiến hành trộn bằng máy Gầu trộn sẽ xới đất lên, đồng thời những cánh trộn bên trong gầu tiến hành xoay thẳng đứng trộn đất và chất kết dính với nhau Đối với thiết bị trộn là những cánh trộn gắn vào cần trộn, khi trộn đất cánh trộn sẽ cắt xới đất đồng thời vữa kết d nh được phun vào đất qua lỗ phun gần cánh trộn

Tại Phần Lan, công nghệ trộn nông phát triển vào đầu năm 1990 và được dùng

để gia cố đất than bùn bằng hình thức gia cố toàn khối

Thiết bị và công nghệ thi công trộn sâu:

 Thiết bị và công nghệ thi công trộn khô:

Hiện nay có hai công nghệ trộn khô phổ biến, đó là công nghệ trộn khô của Nhật Bản (Dry Jet Mixing – DJM) và công nghệ trộn khô cọc vôi-ximăng ở Bắc

Âu

Năm 1976 Viện nghiên cứu Công Chánh (PWRI) thuộc Bộ Xây Dựng Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu phương pháp trộn phun khô sử dụng bột ximăng khô hoặc vôi sống Giai đoạn thử nghiệm hoàn thành vào năm 1980 Hệ thống thiết bị trộn khô DJM bao gồm có máy thi công trộn và hệ thống cung cấp vật liệu (chi tiết xem phụ lục A)

Tại Bắc Âu công nghệ trộn khô được phát triển vào khoảng giữa năm 1970

Linden-Alimak AB bắt đầu phát triển thiết bị trộn tại Thủy Điển vào đầu năm 1970 Cũng trong thời gian này, các nghiên cứu và phát triển công nghệ trộn khô diễn ra ở Phần Lan Những cánh trộn ban đầu ch có một lỗ phun chất kết dính Sau này

LCTechnologe (2002) phát triển giới thiệu thiết bị trộn mới có gắn thêm một lỗ phun nước được ứng dụng trong các trường hợp đất trộn khô và cứng

Quy trình thi công tổng quát công nghệ trộn khô theo TCVN 9403-2012 bao

gồm các bước cơ bản như sau:

1 Định vị thiết bị trộn

2 Xuy n đầu trộn tới độ sâu thiết kế đồng thời đánh tơi đất

3 Rút đầu trộn l n, đồng thời phun ximăng vào đất Một số thiết bị phun trộn

chất kết dính cả trong khi xuyên xuống và rút lên

4 Đầu trộn quay và trộn đều ximăng với đất

 Thiết bị và công nghệ thi công trộ ướt:

Phương pháp trộn ướt của công nghệ trộn s u được phát triển mạnh tại Nhật,

Mỹ và Châu Âu

Tại Nhật, một trong những phương pháp trộn ướt phổ biến là phương pháp

trộn ướt bằng ximăng (Cement Deep Mixng – CDM) Phương pháp CDM được

phát triển tại Nhật vào giữa năm 1970, ban đầu được ứng dụng để trộn dưới nước,

và sau đó phát triển ứng dụng trộn trên cạn Đối với trộn ướt trên cạn, thiết bị trộn

có loại một và nhiều nhất là bốn trục, đường kính cánh trộn từ 1 – 1.3 m, chiều sâu

trộn ướt trên biển, số trục trộn có thể l n đến 8 trục, chiều sâu gia cố tối đa 70 m từ

Phương pháp trộn ướt-trộn sâu được phát triển tại Mỹ vào giữa năm 1980 bởi

công ty Geo-Con và SMW Seiko Kogyo Về cơ bản thiết bị trộn ướt tại Mỹ gần

tương tự như ở Nhật Tại ch u Âu, phương pháp trộn ướt phát triển mạnh ở Đức,

Pháp, Anh, Ý và Hà Lan

Quy trình thi công theo công nghệ trộn ướt, về cơ bản cũng gồm các bước như

trộn khô nhưng điểm khác là vật liệu dùng để trộn dưới dạng vữa

Mô hình bố trí thi công công nghệ trộn sâu:

Tùy mục đ ch gia cố của công nghệ trộn s u, điều kiện thi công ngoài công trường, tính toán ổn định, và chi phí xử lý để tiến hành bố trí mô hình thi công Các cọc đất-ximăng có thể bố trí có khoảng cách, tiếp xúc nhau, chồng lên nhau, và có thể là các cọc đơn hay nhóm cọc

Lựa chọn công nghệ thi công trộn sâu:

Việc lựa chọn công nghệ thi công bằng phương pháp trộn ướt hay trộn khô có

ý nghĩa rất lớn, quyết định chất lượng và hiệu quả kinh tế của toàn bộ dự án Khi lựa chọn công nghệ thi công cần phải chú ý đến đặc trưng của đất gia cố, điều kiện

lựa chọn công nghệ thi công trộn ướt hay trộn khô và được thể hiện ở Bảng A-6 (phụ lục A)

Quy trình thiết kế thi công công nghệ ất trộ :

Quy trình thực hiện một dự án thiết kế, thi công gia cố nền đất yếu bằng công nghệ đất trộn ximăng theo phương pháp trộn s u qua các bước sau:

- Bước 1: thu thập các thông tin cần thiết để triển khai dự án như: hồ sơ pháp

lý, các công trình ngầm và công trình xung quanh, kinh nghiệm các công trình thi công gần nhất, v.v

- Bước 2: thực hiện khảo sát địa chất công trình

- Bước 3: lựa chọn công nghệ thi công

- Bước 4: thí nghiệm trong phòng xác định hàm lượng ximăng th ch hợp

- Bước 5: thiết kế sơ bộ giải pháp gia cố theo điều kiện tải trọng tác dụng của kết cấu b n tr n (căn cứ vào thí nghiệm trong phòng và kinh nghiệm tích lũy)

- Bước 6: thi công cọc thử bằng thiết bị dự kiến sử dụng

- Bước 7: tiến hành các thí nghiệm kiểm tra (nén tĩnh, khoan lấy lõi, v.v.)

- Bước 8: so sánh với các kết quả thí nghiệm trong phòng, đánh giá lại các ch tiêu thiết kế, và điều ch nh thiết kế nếu cần thiết

- Bước 9: xây dựng quy trình thi công, kiểm soát chất lượng, nghiệm thu sản phẩm

- Bước 10: thi công đại trà và tiến hành kiểm tra chất lượng phục vụ nghiệm thu

3 N LỰC N ÊN CỨU

Đường đ ở ĐBSCL có vai trò quan trọng không những chống lũ bảo vệ hoa màu mà còn đóng vai trò đảm bảo giao thông nông thôn Hiện nay, đường đ vẫn còn nhiều bất cập Các biện pháp gia cố đường đ ch mang tính tạm thời và có hiệu quả thấp như: đánh cấp mái dốc, đóng cừ tràm, rọ đá, đắp bao tải cát, v.v Khi mùa

lũ về, đường đ thường bị sạt lở nghiêm trọng, nước thấm qua th n đ làm vỡ đ gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế Trong khi đó, nguồn vốn ng n sách nhà nước để đầu tư x y dựng và gia cố đường đ còn hạn hẹp Vì vậy, việc nghiên cứu để tìm ra giải pháp gia cố đường đ vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, giá thành thấp, và phù hợp với địa chất vùng ĐBSCL là điều cần thiết

Công nghệ đất trộn ximăng theo phương pháp trộn ướt-trộn s u đ được ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam trong các lĩnh vực gia cố mố trụ cầu, tường chắn, nền móng nhà, ổn định mái dốc, v.v nhưng công nghệ này vẫn chưa được ứng dụng trong gia cố đường đ do đường đ nông thôn có bề rộng nhỏ (<= 4 m) và thiết bị thi công tương đối cồng kềnh không thi công được Công nghệ đất trộn ximăng bằng thiết bị nhỏ gọn (NSV) với ưu điểm nhỏ gọn, thiết bị thi công đơn giản, vật liệu sử dụng ch có ximăng và đất tại chổ sẽ là giải pháp khắc phục được nhược

mới được thi công thử nghiệm ở Đồng Tháp Do đó, công nghệ này cần phải được thi công thử nghiệm thêm nhiều nơi nữa trước khi đưa vào ứng dụng rộng rãi Thi công thử nghiệm hiện trường gia cố đoạn đường đ bằng công nghệ đất trộn ximăng

theo phương pháp trộn ướt và trộn sâu cần được thực hiện để đánh giá t nh khả thi của công nghệ này Sau cùng, luận văn đề xuất một quy trình công nghệ hướng dẫn thi công và nghiệm thu phù hợp với điều kiện địa chất ở An Giang

4 MỤC T ÊU N ÊN CỨU

Mục tiêu tổng thể của đề tài là nhằm kiểm chứng công nghệ đất trộn ximăng – trộn ướt và trộn sâu – từ kết quả nghiên cứu trong phòng ứng dụng để gia cố đường

đ thông qua việc thi công thử nghiệm 60 m đường đ bằng thiết bị NSV tại xã Vĩnh Trạch, huyện Thoại Sơn, t nh An Giang Đề tài đánh giá quá trình vận hành thực tế của công nghệ này trước khi đưa vào ứng dụng đại trà ở t nh An Giang nói

ri ng và ĐBSCL nói chung Các mục tiêu chi tiết theo các trình tự sau:

- Kiến thức tổng quan về công nghệ đất trộn ximăng để phục vụ thi công và

ph n t ch, đánh giá kết quả thi công thử nghiệm

- Hoàn thành thi công 60 m đoạn đường đ thử nghiệm hiện trường

- Đánh giá chất lượng thi công thử nghiệm hiện trường

- Phác thảo quy trình công nghệ NSV ứng dụng phù hợp với điều kiện địa chất

ở t nh An Giang

5 P ƯƠN P ÁP N ÊN CỨU

Phương pháp nghi n cứu của đề tài là phương pháp nghi n cứu thực nghiệm hiện trường và trong phòng với trình tự nghiên cứu như sau:

1 Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về công nghệ đất trộn ximăng

2 Thi công thử nghiệm hiện trường dựa vào kết quả nghiên cứu trong phòng

- Thu thập các kết quả nghiên cứu đất An Giang trộn ximăng-trộn ướt trong phòng làm cơ sở tiến hành thi công thử nghiệm hiện trường

- Thi công thử nghiệm gia cố 60 m đoạn đường đ dựa vào kết quả thí nghiệm trong phòng

3 Đánh giá chất lượng thi công thử nghiệm hiện trường

- Xác định vị trí khoan lõi lấy mẫu soilcrete, vị trí lắp đặt hệ thống quan trắc mực nước ngầm và chuyển vị ngang th n đường đ

- Thi công khoan lấy lõi cọc ximăng-đất tại các vị trí khác nhau từ hai đoạn đường thử nghiệm đánh giá t nh li n tục của tường cọc đất-ximăng và mang mẫu soilcrete về thí nghiệm trong phòng đánh giá chất lượng cọc đất-ximăng so với yêu cầu thiết kế

- Thi công lắp đặt hệ thống quan trắc mực nước ngầm, chuyển vị ngang quan trắc sự làm việc của toàn bộ đoạn đường đ

- Kiểm tra lại mô hình tính toán ổn định đoạn đường đ từ số liệu quan trắc thực tế và kết quả thí nghiệm trong phòng

- Đúc kết kinh nghiệm trong quá trình thực tiễn thi công thử nghiệm kết hợp với kiến thức nghiên cứu tổng quan về công nghệ đất trộn ximăng, thực hiện phác thảo quy trình công nghệ hướng dẫn thi công, quản lý chất lượng, nghiệm thu sản phẩm phù hợp với điều kiện địa chất ở t nh An Giang

7 KẾT QUẢ N ÊN CỨU

Kết quả nghiên cứu của đề tài bao gồm:

1 60 m đoạn đường đ đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, đưa vào sử dụng tại xã Vĩnh Trạch, huyện Thoại Sơn, t nh An Giang

2 Báo cáo ph n t ch, đánh giá chất lượng thi công cọc ximăng-đất ngoài hiện trường

3 Quy trình công nghệ hướng dẫn thi công, quản lý chất lượng, nghiệm thu sản phẩm của công nghệ NSV phù hợp với điều kiện địa chất ở t nh An Giang

8 Ý N ĨA CỦA Ề TÀ

Ý ĩ ủa việ t t à 60 ườ t ử nghiệm t i xã

Vĩ Tr ch, huyện Tho Sơ , tỉnh An Giang:

 Về mặt khoa học: Nếu thành công, kết quả đề tài cho thấy tính khả thi của công nghệ đất trộn ximăng-trộn ướt-trộn sâu ứng dụng để gia cố đường đ , giúp bảo vệ hoa màu và đảm bảo giao thông nông thôn Từ đó, đề tài đóng góp thêm một ứng dụng nữa của công nghệ đất trộn ximăng tại An Giang nói

ri ng, ĐBSCL nói chung Việc đề xuất quy trình công nghệ hướng dẫn thi công, nghiệm thu công nghệ NSV để gia cố đường đ là một tài liệu bổ ích cho các kỹ sư, nhà nghi n cứu, các đơn vị thi công khi nghiên cứu về công nghệ này, và làm nền tảng cơ sở thực tiễn để xây dựng quy trình thi công phù hợp cho toàn bộ ĐBSCL

 Về mặt thực tiễn: giúp bảo vệ hoa màu, đảm bảo giao thông nông thông, bảo

vệ tính mạng con người, đảm bảo sản xuất nông nghiệp, và n ng cao đời sống kinh tế người dân Việc đề xuất quy trình công nghệ hướng dẫn thi công công nghệ NSV để gia cố đường đ phù hợp với điều kiện địa chất ở t nh An Giang sẽ góp phần giúp cho quá trình thi công công nghệ này đem lại kết quả cao tại An Giang và ĐBSCL

Ý ĩ ủa toàn dự án:

 T nh An Giang với chiều dài đường đ và diện tích hoa màu lớn Khi công nghệ NSV được ứng dụng đại trà, tất cả các đường đ sẽ được gia cố bền vững giúp bảo vệ hoa màu, và đảm bảo giao thông nông thông cho toàn t nh

An Giang

 Các đề tài nghiên cứu khoa học hiện nay chủ yếu dừng lại ở kết quả nghiên cứu lý thuyết, rất t đề tài khoa học mang tính ứng dụng thực tế Đề tài khoa học nghiên cứu công nghệ NSV ứng dụng thành công để gia cố đường đ bảo vệ hoa màu, đảm bảo giao thông nông thôn khẳng định sự cần thiết của nghiên cứu khoa học phục vụ trực tiếp cuộc sống Kết quả của dự án là sự kết hợp thành công của nghiên cứu khoa học với sự hỗ trợ của các doanh nghiệp Qua đó khẳng định sự cần thiết phải kết hợp giữa nhà khoa học và doanh nghiệp để tạo ra sự phát triển bền vững

9 TỔ C ỨC LUẬN VĂN

Để đạt mục tiêu nghiên cứu đ đề ra, luận văn được tổ chức gồm năm chương chính và bốn phụ lục Mở đầu luận văn giới thiệu các vấn đề liên quan về đề tài nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghi n cứu và kết quả nghiên cứu Chương 1 – Cơ sở lý thuyết – trình bày các cơ sở lý thuyết phục vụ cho quá trình nghiên cứu Chương 2 – Thi công thử nghiệm hiện trường – mô tả quá trình thi công thử nghiệm công nghệ đất trộn ximăng ngoài hiện trường Chương 3 – Đánh giá chất lượng mẫu soilcrete hiện trường Chương 4 – Đánh giá khả năng chống thấm và ổn định của tường soilcrete hiện trường Chương 5 – Phác thảo quy trình hướng dẫn ứng dụng công nghệ đất trộn ximăng trộn sâu-trộn ướt để gia cố đường

đ bảo vệ hoa màu ở An Giang Phần kết luận và kiến nghị đưa ra những kết luận chính từ quá trình nghiên cứu thử nghiệm, một số kiến nghị và đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo Phụ lục A – Nghiên cứu tổng quan Phụ lục B – Tổng hợp số liệu thi công thử nghiệm hiện trường Phụ lục C – Tổng hợp số liệu đánh giá thi công hiện trường Phụ lục D – Biểu mẫu quy trình công nghệ thi công

Ơ SỞ Ý THU ẾT HƯƠNG 1

Chương 1 trình bày các cơ sở lý thuyết được sử dụng trong luận văn bao gồm

lý thuyết thực hiện thí nghiệm nén nở hông tự do, lý thuyết về dòng thấm trong đất,

phân tích hệ số ổn định, và các lý thuyết về quan trắc hiện trường

- Diện tích mặt cắt ngang hiệu ch nh của mẫu bị phá hoại:

1

1-o c

A A



phá hoại, ε f , ứng với cường độ nén lớn nhất, q u , và môđun đàn hồi cát tuyến, E 50, theo công thức (1.4)

50 50 50

u

q E

hay cột nước Tổng cột nước tạo ra dòng thấm được thể hiện qua biểu thức (1-5)

g

v u h H

w z

thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc thấm và gradien thủy lực như sau





h

Lưu lượng thấm được tính qua biểu thức (1-7)

Aki Av

(1-8)

đường thế gọi là lưới thấm Từ biểu đồ lưới thấm có thể xác định lưu lượng thấm qua biểu thức (1-9)

e

f

N

N kH

Dòng thấm ảnh hưởng đến sự mất ổn định của mái dốc do hiện tượng xói ngầm thường xảy ra khi thành phần áp lực thấm thẳng đứng hướng l n vượt quá

lên trên, trầm đọng ở mặt đất Xói ngầm có thể làm cho móng bị phá hoại hoàn toàn, hoặc làm cho công trình chống đỡ bị sụt lở

Hình 1.1 Biểu đồ quan hệ ứng suất, q u , và biến dạng, ε (Lê khắc Bảo 2014)

Hình 1.2 Dòng thấm một hướng trong đất (Whitlow 1997)

Ệ SỐ ỔN ỊN

1.3

Hệ số ổn định (factor of safety, FS) của mái dốc là một thông số quan trọng,

định nghĩa hệ số ổn định là t số giữa sức chống cắt và ứng suất cắt tại một điểm nằm trên mặt trượt như trình bày ở biểu thức (1-10)

τ = =



(1-11)

Phần mềm Slope/W-2007 và phương pháp t nh ổn định Bishop được sử dụng để

định t nh toán theo phương pháp Bishop dựa tr n phương pháp ph n mảnh cổ điển

(1-12) Hệ số ổn định xác định theo phương pháp Bishop phải đảm bảo lớn hơn hoặc bằng 1.4 để đảm bảo yêu cầu thiết kế của tiêu chuẩn 22 TCN 262-2000

trong đó: c' - lực dính hữu hiệu;  ' - góc ma sát hữu hiệu; W - trọng lượng của

Hình 1.4 Xác định hệ số an toàn theo phương pháp ph n mảnh (Duncan & Wright

2005)

QUAN TRẮC HIỆN TRƯỜNG

1.4

Quan trắc hiện trường là công việc ghi chép, thu thập, và đánh giá các số liệu quan trắc thực tế đối tượng cần quan trắc tại ngay vị trí công trình thông qua các ống quan trắc được đặt cố định dưới đất và các máy đọc điện tử Mục đ ch của việc quan trắc nhằm thu thập các số liệu phục vụ công tác thiết kế trước khi thi công và quan trắc sau quá trình thi công nhằm đánh giá xem giải pháp thiết kế đưa ra có làm việc như mong đợi hay không hoặc đưa ra những cảnh báo khi có những thay đổi có thể gây nguy hiểm cho công trình Quá trình thực hiện một quan trắc hiện trường

- Bước đầu ti n: xác định mục tiêu, mục đ ch cần đạt được của việc quan trắc hiện trường;

- Bước thứ năm: ph n t ch số liệu quan trắc, hiệu ch nh số liệu, và báo cáo kết quả ghi nhận được

Trong giới hạn luận văn này, các thông số cần được quan trắc bao gồm quan trắc mực nước ngầm và quan trắc chuyển vị ngang thân đường đê

1.4.1 Quan trắc mực nước ngầm

1.4.1.1 Sự phân bố nước ngầm

Nước trong đất được phân chia làm hai vùng, được ngăn cách với nhau bởi mực nước ngầm Vùng nước nằm phía trên mực nước ngầm gọi là nước tầng trên (nước mao dẫn), vùng nước nằm ph a dưới mực nước ngầm gọi là nước ngầm (nước

khí quyển, áp lực nước này gọi là áp lực nước lỗ rỗng m Nước nằm ph a dưới mực nước ngầm có đặc điểm là các lỗ rỗng được bão hòa, áp lực nước lớn hơn áp lực khí quyển, gọi là áp lực nước lỗ rỗng dương, và có xu hướng hình thành dòng chảy ngang

1.4.1.2 Ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng đến sức chống cắt của đất

Nước ngầm trong đất là một trong những nhân tố ảnh hưởng rất lớn đến sức chống cắt của đất Theo Terzaghi sức chống cắt của đất được trình bày biểu thức (1-13)

' '

)

  

Biểu thức (1-13) cho thấy khi áp lực nước lỗ rỗng tăng sẽ làm giảm ứng suất hữu hiệu, giảm sức chống cắt của đất, và làm giảm mức độ an toàn của mái dốc

1.4.1.3 Thiết bị và phương pháp quan trắc mực nước ngầm

Hệ thống quan trắc mực nước ngầm bao gồm giếng quan trắc và máy quan

biến); (2) dây nối truyền tín hiệu nối giữa đầu đo và bộ phận xử lý Dây nối kết hợp làm thước d y để đo s u mực nước; (3) bộ phận xử lý tín hiệu Giếng quan trắc mực nước ngầm là ống uPVC được chôn cố định tại vị trí cần quan trắc Phương pháp đo chiều cao mực nước ngầm là đưa đầu đo cảm biến xuống giếng quan trắc Khi đầu

đo chạm nước sẽ phát ra tín hiệu m thanh, người đo sẽ dừng lại và ghi lại khoảng cách giữa đ nh ống đến mực nước ngầm bằng cách đọc số đo tr n thước dây Cao

độ mực nước ngầm được tính bằng cách lấy cao độ đ nh ống quan trắc trừ đi chiều sâu vừa đo được Trong quá trình đưa đầu cảm biến xuống ống quan trắc phải đảm bảo đầu cảm biến không chạm nước bám trên thành ống làm phát sai tín hiệu Quá

tại các vị trí quan trắc

Hình 1.5 Sự phân bố nước ngầm trong đất (Whitlow 1997)

a Thiết bị đo mực nước ngầm

b Đo mực nước ngầm trong th n đ Hình 1.6 Đo mực nước ngầm

1.4.2 Quan trắc chuyển vị ngang

Mục đ ch của quan trắc chuyển vị ngang là thu thập các thông tin về chuyển vị của đất nền như phạm vi cung trượt, hướng chuyển vị, độ lớn chuyển vị và tốc độ chuyển vị (Stark & Choi 2008)

1.4.2.1 Cấu tạo thiết bị quan trắc chuyển vị ngang

Thiết bị dùng để quan trắc chuyển vị ngang là thiết bị inclinometer Inclinometer được thiết kế và sử dụng đầu ti n năm 1952 bởi Stanley D.Wilson Thiết bị có 4 bộ phận chính: ống thắm dò (casing), thiết bị thăm dò, bộ phận đọc số

Casing: là một bộ phận có tính chất đặc biệt vừa đủ mềm dẻo để có thể chuyển vị

và biến dạng cùng với sự chuyển vị của đất nền, vừa đủ cứng để không bị phá hủy dưới tác dụng của áp lực đất Casing được chế tạo từ vật liệu ABS (acryclonitrile butadiene styrene) có tính mềm dẻo cao và có khả năng chịu được khoảng chênh

định hướng cho các bánh xe của bộ phận cảm biến Casing thường được chế tạo sẵn thành các đoạn ống có chiều dài 3.0 m có thể kết nối với nhau dễ dàng bằng các khớp nối Có ba loại đường kính hay sử dụng là 85 mm, 70 mm và 48 mm Tùy theo vị tr , đối tượng quan trắc mà lựa chọn đường kính cho phù hợp

Thiết bị t ò là bộ phận cảm biến có chứa hai cặp bánh xe để định hướng và

xe là 0.5 m Bên trong cảm biến có chứa hai cảm biến trọng lực, một cảm biến xác

còn lại xác định góc nghiêng trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng chứa cặp

giá trị âm (Hình 1.9)

ây á ện: D y cáp điện dùng để cung cấp điện cho bộ phận cảm biến, truyền

tín hiệu thu nhận từ bộ phận cảm biến đến bộ phận đọc số, và kiểm soát độ sâu của