Nghiên cứu sử dụng vải địa kỹ thuật cho đường giao thông nông thôn ở đồng bằng sông cửu long

Trong những năm gần đây, việc sử dụng vải địa kỹ thuật đã được áp dụng để xây dựng đường xá và đê đập trên nền đất yếu, trong rất nhiều trường hợp bằng những biện pháp thông thường thì c

Trang 1

-

LÂM TẤN KIỆT

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN Ở ĐỒNG BẰNG

SÔNG CỬU LONG

CHUYÊN NGÀNH: CẦU, TUYNEL VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT MÃ SỐ NGÀNH: 2.15.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, tháng 5 năm 2004

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Đại diện tập thể cán bộ hướng dẫn:

TS LÊ BÁ KHÁNH

Người chấm phản biện 1 :

Người chấm phản biện 2 :

Luận văn được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

Ngày …… tháng …… năm …………

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÂM TẤN KIỆT

Ngày sinh: 24/07/1975

Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Cầu, tuynen và các công trình xây dựng khác trên đường ôtô và

đường sắt

1 TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT CHO ĐƯỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

2 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

3 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

4 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

5 ĐẠI DIỆN TẬP THỂ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ BÁ KHÁNH

6 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ NHẬN XÉT 1 :

7 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ NHẬN XÉT 2 :

ĐẠI DIỆN TẬP THỂ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS LÊ BÁ KHÁNH

Trang 4

Nội dung và đề cương của Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

TS LÊ VĂN NAM

Trang 5

HỌC VIÊN: Lâm Tấn Kiệt

Lời cảm ơn

Trước tiên, tôi xin được bày tỏ sự biết ơn các thầy hướng dẫn là TS Lê Bá Khánh ,người đã chắp cánh giúp tôi lựa chọn và thực hiện ý tưởng đề tài Những lời khuyên quý báu và sự hướng dẫn tận tình của thầy cô đã giúp tôi thực hiện luận văn này Mặc dù có gặp khó khăn trong quá trình lựa chọn và thực hiện đề tài, nhưng sự động viên và hướng dẫn của thầy cô đã góp phần rất lớn giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa

TP Hồ Chí Minh, Phòng Quản Lý Khoa Học – Sau Đại Học, Khoa Xây Dựng, các thầy, các cô đã tổ chức chương trình đào tạo sau đại học và trực tiếp tham gia giảng dạy Tôi cũng xin chân thành cám ơn thầy PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh, TS Lê Văn Nam và TS.Cao Ngọc Hải đã cho tôi những lời khuyên quý báu Chương trình đào tạo và những lời khuyên quý báu đó đã giúp tôi tiếp thu được những kiến thức mới góp phần cho tôi hoàn thành luận văn này

Đồng thời, tôi xin cám ơn các thầy cô, các bạn cùng khóa cao học cầu đường K12 , các bạn trong ngành ,công ty Polyfelt tại TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi trong quá trình thực hiện luận văn Cuối cùng, tôi xin tỏ lòng biết ơn đến gia đình tôi đã hỗ trợ rất nhiều cho tôi khi thực hiện luận văn này

Kính gửi đến Quí Thầy Cô lời chúc sức khỏe và hạnh phúc

Học viên cao học

Lâm tấn Kiệt

Trang 6

_ TÓM TẮT LUẬN VĂN _

HỌC VIÊN: Lâm Tấn Kiệt

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài : Nghiên cứu sử dụng vải địa kỹ thuật cho đường giao thông nông thôn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Ngày nay vải địa kỹ thuật đã được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên thế giới Tuy nhiên chỉ có mặt đường cấp cao ở Việt Nam người ta mới thường hay chú trọng tới việc sử dụng vải địa kỹ thuật Nhiều cuộc nghiên cứu đánh giá hiệu quả của việc sử dụng vải địa kỹ thuật cho đường giao thông không có tầng mặt cấp cao trên thế giới đã được tiến hành và đã mang lại những kết quả khả

quan nhất định ,sử dụng vải địa kỹ thuật sẽ làm giảm chiều dày vật liệu đắp

,tiết kiệm được chi phí xây dựng , kéo dài tuổi thọ công trình ,và tăng khả năng ổ định mái dốc

Ở Việt Nam nói chung và Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng,đường giao thông nông thôn chiếm một tỷ trọng rất cao trong hệ thống đường giao thông Tuy nhiên ít ai chú trọng nghiên cứu về chúng Dựa trên thực tế đó,tôi chọn đề tài : nghiên cứu sử dụng vải địa kỹ thuật cho đường giao thông nông thôn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long nhằm nghiên cứu thống kê lại các phương pháp thiết kế dùng cho đường giao thông nông thôn không có tầng mặt cấp cao mà thế giới hiện nay đang áp dụng.Đồng thời em lập ra chương trình để tính toán tự động chiều dày lớp vật liệu đắp cho các trường hợp có và không có sử dụng vải địa kỹ thuật Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vải địa kỹ thuật cho đường giao thông nông thôn không tầng mặt ở Đồng Bằng Sông Cửu Long sẽ tiết kiệm

khoảng 30.000 đồng/m 2 chi phí xây dựng

Trang 7

HỌC VIÊN: Lâm Tấn Kiệt

THESIS ABTRACT THEME :

STUDY ABOUT USING GEOTEXTILE FOR RURAL ROADS IN MEKONG DELTA

ABTRACT :

Nowadays , geotextile have been used widely in VietNam as well as in the world However , civil designers usually have used it for paved roads in Viet Nam Many researches have been carried out to evaluate effects for using

geotextile for rural unpaved roads in the world , using geotextile helps us reduce

the height of aggregate layer ,save money , prolong roads’ life and slopes are more stable

In Vietnam and Mekong Delta , rural roads take an important portion in total roads network However , few researchers have studied about it So, I decided to choose thesis : “ study about using geotextile for rural roads in Mekong delta “ With this thesis , I would like to total up design methods using for unpaved roads

Secondly , I will make programs to calculate automatically the height aggregate layer for unpaved roads that used or not used geotextile The result of

my study shows that using polyfelt geotextile saves about 30.000 VND/m 2 the total cost to build unpaved road in Mekong delta

Trang 8

MỤC LỤC

Chương II – Các khái niệm về đất yếu ở vùng Đồng Bằng Sông

Cửu Long & tính chất các loại đất sét yếu ở một số vùng trong

khu vực này

Trang 9

1 Khái quát về cấu tạo địa chất ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long Trang 9

2 Sự phân bố đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long Trang 9

3 Tính chất các loại đất sét yếu ở một số vùng Đồng bằng Sông Cửu

Chương III – Cơ sở lý thuyết tính toán ứng suất biến dạng nền đất

dưới nền đường

Trang 29

I Những khái niệm về ứng suất biến dạng và các phương pháp xác

II Hậu quả của sự thoát nước và thay đổi thể tích Trang 30

IV Nền đất được coi như bán không gian đàn hồi Trang 32

V Ứng suất do tải trọng tập trung đặt trên bề mặt Trang 32

VI Ứng suất do tải trọng phân bố đều đặt theo đường thẳng Trang 35

VIII Ứng suất do tải trọng phân bố đều đặt trên diện tròn Trang 38

IX Ứng suất do tải trọng phân bố đều đặt trên diện hình chữ nhật Trang 40

Chương IV – Các phương pháp thiết kế chiều dày vật liệu đắp cho

đường giao thông không có tầng mặt có và không có sử dụng vải

địa kỹ thuật

Trang 43

3 Các hình ảnh về việc sử dụng vải địa kỹ thuật Polyfelt Trang 47

II Thiết kế vải địa kỹ thuật gia cường cho đường giao thông không

có tầng mặt

Trang 55

Trang 9

C- Phương pháp 3 : Phương pháp của Giroud & NoiRay (1981) Trang 63

1 Định nghĩa tải trọng trục và diện tích tiếp xúc Trang 63

2 Những giả định chung về lý thuyết đàn hồi dẻo Trang 67

3 Đừơng không có lớp mặt không sử dụng vải địa kỹ thuật Trang 72

4 Sự phân tích đàn hồi dẻo của đường không có tầng mặt có sử dụng

Chương V- Xây dựng chương trình tính toán thiết kế chiều dày lớp

vật liệu đắp cho đường giao thông không có tầng mặt có và không

có sử dụng vải địa kỹ thuật

Trang 85

1 Chương trình sử dụng matlab để tìm chiều dày lớp cấp phối cho

đường không có tầng mặt không sử dụng vải địa

Trang 85

đường không có tầng mặt không sử dụng vải địa có xét ảnh hưởng của

lưu lượng xe và chiều sâu vệch bánh xe

Trang 86

đường không có tầng mặt có sử dụng vải địa

Trang 87

Chương VI – Ví dụ kiểm chứng và đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử

dụng vải địa kỹ thuật

Trang 92

Phần Phụ Lục

Trang 10

LUẬN VĂN CAO HỌC NGÀNH CẦU ĐƯỜNG HỌC VIÊN:LÂM TẤN KIỆT

PHẦN I TỔNG QUAN

Trang 11

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngày nay, công cuộc xây dựng và phát triển nông thôn ở Việt Nam đã và đang là những vấn đề quốc sách, nằm trong chiến lược phát triển kinh tế- xã hội chung của cả quốc gia Những năm 2000 của thế kỷ này, cùng với việc đẩy nhanh tốc độ phát triển lương thực, tốc độ đô thị hóa, việc phát triển nông thôn có những tăng tốc vượt bậc trên nhiều phương tiện thuộc cơ sở hạ tầng kỹ thuật và các vấn đề tiến bộ xã hội khác Một số các hệ thống hạ tầng kỹ thuật như hệ thống điện, hệ thống thủy lợi, giao thông nông thôn…, đã được đầu tư phát triển ở hầu khắp các vùng nông thôn trong cả nước, và ngày được cũng cố và phát triển có kế hoạch trên qui mô toàn quốc

Riêng đối với hệ thống giao thông nông thôn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đã và đang là những vấn đế kinh tế kỹ thuật được quan tâm đáng kể của mọi người, và hấp dẫn nhiều cán bộ khoa học kỹ thuật tham gia, vì tính chất thiết thực và phức tạp đặt ra từ các vấn đề khoa học kỹ thuật của thực tiễn, mà trong đó vấn đề công trình trên nền đất yếu là đề tài hấp dẫn và sôi động trên những mảnh đất nông nghiệp màu mỡ và khoán đãng này

Trước đây người ta thường sử dụng cừ tràm, cừ tre …để gia cố đất yếu, xây dựng đường giao thông nông thôn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long do giá thành rẽ và dùng vật liệu địa phương Tuy nhiên các loại vật liệu trên ngày càng khan hiếm do việc phá hoại rừng và cháy rừng trong những năm gần đây Do đó, việc sử dụng vật liệu nhân tạo (vải, lưới địa kỹ thuật) làm vật liệu gia cường đường trên đất yếu

ở Đồng Bằng Sông Cửu Long là một giải pháp sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương lai

Vải địa kỹ thuật đã xuất hiện từ khi kỹ thuật sợi không dệt được đưa vào công nghệ kỹ thuật xây dựng năm 1970 Trong suốt thời gian phát triển của nó,

Trang 12

Một số công trình điển hình đã xây dựng như đường ô tô A26 đoạn đi qua Fort Rouge tại Cộng Hoà Pháp được xây dựng năm 1986, nền đường rộng 12m đắp cao 11 8m, trên tầng đất yếu dày 9m

Nền đất mềm yếu có lực dính không thoát nước Cu = 20 Kpa- 30 Kpa, dung trọng đất từ 15-18 KN/m3 Đất nền đắp có dung trọng =19 KN/m3, góc ma sát trong =350, lực dính C=0 Vải địa kỹ thuật là loại có cường độ chịu kéo bằng 40 KN/m

lớp vải địa kỹ thuật

Trang 13

Trong những năm gần đây, việc sử dụng vải địa kỹ thuật đã được áp dụng để xây dựng đường xá và đê đập trên nền đất yếu, trong rất nhiều trường hợp bằng những biện pháp thông thường thì công trình không thể thi công được hoặc có xây dựng trước thì cũng phải gia cố đất với những giải pháp mất nhiều kinh phí cũng như thời gian Việc ứng dụng vải địa kỹ thuật để gia cố đất cho phép công trình xây dựng được tiến hành một cách thành công và kinh tế Với việc thi công công trình có vải địa kỹ thuật để gia cố nền đường thì các khu vực có đất nền yếu được cải thiện tốt hơn hẳn, và việc bố trí công trình vào các khu này không còn là chuyện xa vời nữa

Việc ứng dụng vải địa kỹ thuật trong xây dựng công trình đường và các công trình đắp tương tự không chỉ được áp dụng trên nền đất yếu mà còn có thể áp dụng trên nền đất mềm và đất bình thường Việc ứng dụng vải địa kỹ thuật để gia cường đất nền được các nước trên thế giới áp dụng rộng rãi

Vải địa kỹ thuật được dùng làm lớp lọc để tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất, gia cố bờ dốc và tăng độ ổn định của mái dốc

Mái dốc không gia cố có thể không ổn định ở độ dốc mong muốn ngoài sự lầy bề mặt và xói mòn có thể xuất hiện ở mép mái dốc, do đó khi ứng dụng geotextile đặt trải ở mái dốc khi xây dựng hoặc xây dựng lại sẽ gia cố nền đất và tăng độ ổn định của đất đắp mái dốc Do đó đất đắp được gia cố cho phép xây dựng các độ dốc đứng hơn độ dốc tự nhiên, bên cạnh đó geotextile đặt ở mép mái dốc làm tăng sức kháng áp lực ngang trong quá trình đầm và mức độ đầm nén so với thông thường đạt được, với những điều đó cho phép ứng dụng vải địa kỹ thuật để ổn định mái dốc và các công trình đất đắp, mái dốc, gia cố và thi công nhanh mố cầu làm nền thượng mặt đường, sửa chữa mái dốc bị sạt lỡ

Từ những phân tích sơ bộ trên ta thấy lợi ích khi sử dụng vải điạ kỹ thuật cho phép chúng ta làm rộng đường hơn bằng việc thay đổi mái dốc thoải bằng dốc đứng

Trang 14

Theo thống kê của WB thì tổng diện tích tự nhiên của Việt Nam là 330.000

km2, với dân số hơn 77 triệu người, chiều dài mạng lưới đường giao thông 100.048

km, mật độ 0,32km/km2, và 1,6km/1000dân, có mật độ đường giao thông trung bình trong khu vực Đông Nam Á

Theo số liệu thống năm 1996, tổng chiều dài đường bộ trên toàn bộ lãnh thỗ Việt nam là 148 290 km, trong đó có 110.328 km đường giao thông nông thôn

Hiện nay rất nhiều đường nông thôn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long là đường không có tầng mặt cấp cao (đường đất tự nhiên, cấp phối sỏi đỏ hay cấp phối đá dăm ) Nhiều đừơng trong số này không được xử lý kỹ thuật đúng mức nên nhanh chóng bị xuống cấp, hư hỏng do đường được xây dựng trên nền đất yếu

Để khắc phục thiếu xót trên, sử dụng vải địa kỹ thuật để gia cường nền đất yếu là một giải pháp chưa được phổ biến ở đây Có nhiều cuộc nghiên cứu trên thế giới cho thấy hiệu quả của việc sử dụng vải địa kỹ thuật để gia cố cho đường giao thông không có tầng mặt cấp cao bằng lý thuyết cũng như thực nghiệm

Từ năm 1987 – 1989, hiệp hội xa lộ Mỹ đã kết hợp với trung tâm Oklahoma nghiên cứu hiệu quả kinh tế của việc sử dụng vải địa kỹ thuật để ngăn không cho đất yếu xâm nhập vào làm giảm hiệu quả của lớp kết cấu bên trên 19 đường giao

Trang 15

thông nông thôn không tầng mặt cấp cao đã được chọn để nghiên cứu trên 6 quốc

gia với nhiều loại kết cấu bề mặt khác nhau, điều kiện khí hậu cũng như phương

pháp xây dựng cũng khác nhau

Vài hình ảnh về cuộc nghiên cứu này :

Trải vải địa chồng lên nhau tại tim đường từ 45-60 cm

Đỗ cấp phối lên vải địa

Trang 16

Chưa phân biệt được

vị trí nào sử dụng vải và vị trí nào không sau mùa khô

Sau mùa mưa, tại các vị trí không dùng vải, lớp cấp phối bị đất yếu xâm nhập vào khoảng 10cm

Trang 17

Kết quả cho thấy :

Sử dụng vải địa kỹ thuật sẽ ngăn chặn hiện tượng xâm nhập của lớp đất yếu vào lớp cấp phối bên trên

Tuổi thọ đường dài hơn

Nền đường được ổn định hơn

Một cuộc nghiên cứu về lý thuyết khác của TC Mirafi (7/2000) cũng cho thấy

hiệu quả kinh tế của việc sử dụng vải địa kỹ thuật BasXgrid cho đường giao thông

không có tầng mặt cấp cao

Kết luận :

Ở Việt Nam, vải địa kỹ thuật đã được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng mặt đường có tầng mặt cấp cao trên nền đất yếu nhưng ít thấy sử dụng cho đường giao thông nông thôn không có tầng mặt Vì vậy cần có nhiều đề tài nghiên cứu về vấn đề này để làm cơ sở cho việc xúc tiến sử dụng vải địa kỹ thuật cho đường giao thông nông thôn không có tầng mặt cấp cao ở Việt Nam nói chung và ở Đồng Bằng Sông Cửu Long nói riêng

Dựa trên quan điểm đó, tôi chọn đề tài nghiên cứu sử dụng lưới vải địa kỹ thuật cho đường giao thông nông thôn ở đồng bằng sông Cửu Long cho luận án cao học của mình

So sánh các vị trí có dùng vải và các vị trí không dùng vải

Trang 18

Trang 19

CHƯƠNG II - 9 -

CHƯƠNG II : CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG & TÍNH CHẤT CÁC LOẠI ĐẤT SÉT YẾU Ở MỘT SỐ VÙNG TRONG KHU VỰC NÀY

1 Khái quát về cấu tạo địa chất ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long

Đồng Bằng Sông Cửu Long được tạo thành bởi quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích cổ và trẻ trong điều kiện biển nâng cùng các dòng chảy của sông Mê Công ra biển ,chỉ trừ một ít núi nham cứng (ở An Giang , Kiên Giang ) Trên mặt phẳng đồng đều đó chỉ gợn nên những sóng đất của Sông Tiền,sông Hậu và những cồn ở ven biển

Địa hình tương đối bằng phẳng (cao độ từ +0.5m đến +5m) hơi nghiêng dần ra biển với độ dốc không đáng kể

Đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long thực chất thuộc vào loại đất sér yếu vì hàm lượng trong đất sét này lớn

Đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long có khoán chất thứ sinh chiếm hàm lượng lớn là Montmorillionite ( Al2O3.4SiO2 H2O) ,loại khoán chất này có hoạt tính mạnh vì có điện tích âm ở mặt ngoài với năng lượng hút tĩnh điện rất lớn (đến hàng trăm KN/m2)

Trên Đồng Bằng Sông Cửu Long ,tầng bồi tích trẻ có chiều dày thay đổi từ 15m đến 100-110m

10-2 Sự phân bố đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Trong toàn vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long ,có thể chia làm 5 khu vực (được đánh số La Mã theo thứ tự trên hình bên) có các dạng đất yếu theo đặc trưng thành phần thạch học ,tính chất địa chất công trình ,địa chất thủy văn và chiều dày của tầng đất yếu.Cụ thể như sau:

Trang 20

Trang 21

CHƯƠNG II - 11 -

2.1 Khu I : khu đất sét màu xám nâu và xám vàng:

- Đất á sét,á xét màu xám nâu,có chổ đất mềm rất yếu gối lên trên lớp trầm tích nén chặt QI-II , chiều dày không quá 5m

- Đồng bằng tích tụ ,có chỗ trũng lầy nội địa ,cao độ từ 1-3m

- Nước dưới đất gặp độ sâu 1-5m,có tính ăn mòn

- Có chổ bị lầy hóa,lún ướt công trình

2.2 Khu II : đất bùn sét ,bùn á sét,bùn á cát xen kẹp với các lớp á cát:

2.2.1 Phân khu IIa:

- Bùn sét,bùn á sét ,phân bố không đều hoặc xen kẹp,gối lên trên nền sét chặt

QI-II , chiều dày không quá 20m

- Đồng bằng thấp ,tích tụ thật thụ với cao độ từ 1-1.5m đến 3-4m

- Mực nước ngầm cách mặt đất 0.1-1m,có khả năng ăn mòn

- Lầy hóa,cát chảy,xói ngầm,xói lỡ bờ,đào lòng sông,lún ướt công trình

2.2.2 Phân khu IIb:

- Bùn sét,bùn á sét,phân bố không đều hoặc xen kẹp,chiều dày không quá 80m

- Các đặc tính giống phân khu IIa

2.2.3 Phân khu IIc:

- Dạng bùn đất như IIa ,IIb nhưng có chiều dày không quá 25m

- Các đặc tính giống như phân khu IIa,IIb

Phân khu IId:

- Dạng bùn đất như IIa,IIb,IIc nhưng có chiều dày không quá 30m

- Các đặc tính giống như phân khu IIa,IIb,IIc

2.3 Khu III:Khu cát hạt mịn,á cát xen kẹp ít bùn á cát:

2.3.1 Phân khu IIIa:

- Chủ yếu là á cát,cát bụi xen hợp ít bùn sét,bùn á sét,bùn á cát HôLôxen gối lên trên trầm tích nén chặt QI-II ,chiều dày không quá 60m

Trang 22

- Đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợi sóng ven biển với độ cao 1-2m đến 5-7m

- Nước dưới đất cách mặt đất 0.5-2m,có tính ăn mòn

- Cát chảy,xói ngầm

2.3.2 Phân khu IIIb:

- Các tính chất đặc trưng giống IIIa,nhưng chiều dày tầng đất HôLôxen không quá 100m

2.3.3 Phân khu IIIc:

- Các tính chất đặc trưng giống IIIa, IIIb,nhưng chiều dày tầng đất HôLôxen không quá 25m

2.4 Khu đất than bùn,xen kẹp bùn sét,bùn á sét,á cát và cát bụi:

2.4.1 Phân khu Iva:

- Đất than bùn,sét,bùn á sét,thuộc tầng đất yếu Hôlôxen chiều dày không quá 25m,gối lên trên nền chặt QI-III

- Đồng bằng tích tụ biển sinh vật cao với cao độ từ 1-1.5m

- Nước dưới đất xuất hiện ngay trên mặt đất,có tính ăn mòn

- Lầy quá đến chảy,lún ướt công trình

2.4.2 Phân khu IVb:

- Đất yếu gồm than bùn,bùn sét,bùn á sét thuộc tầng Hôlôxen,chiều dày không quá 50m,gối lên đất nén chặt QII-III

- Đồng bằng tích tụ trũng lầy,cửa sông bị luồng rạch phân cách mãnh liệt

- Nước dưới đất xuất hiện ở trên mặt đất,có tính ăn mòn

- Xâm thực bờ và đáy sông,lầy hóa

2.5 Khu V: Khu bùn á sét và khu bùn cát ngập nước:

- Đất yếu gồm bùn,than bùn hôlôxen,chiều dày từ 5-10m đến 40-50m,gối lên nền đất chặt QII-III.

Trang 23

CHƯƠNG II - 13 -

- Đồng bằng tích tụ ,trũng lầy dạng vịnh,cửa sông

- Nước dưới đất xuất hiện ở trên mặt đất,chịu ảnh hưởng của thủy triều,có tính ăn mòn

- Xâm thực bờ và đáy sông,lầy lội

Đất yếu là chỉ các loại đất có ứng suất nhỏ và biến dạng (lún) lớn,tùy theo nguyên nhân hình thành mà đất yếu có thể có nguồn gốc từ khoáng vật hoặc nguồn gốc hữu cơ

a- Loại có nguồn gốc khoán vật :

Thường là sét hoặc á sét trầm tích trong nước ở vùng ven biển ,vùng vịnh,đầm hồ,đồng bằng Để nhận dạng đất yếu loại này dựa vào các đặc điểm sau đây :

- Loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích nên có màu nâu ,xám đen,có mùi

- Ở trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy ,hệ số rỗng lớn, (sét e>1.5 ; á sét e>1) ,góc nội ma sát = 0-10o ,lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước C<= 0.15 daN/cm2 hoặc theo kết quả cắt cánh hiện trường Cu <=0.35daN/cm2

- Ở các vùng thung lũng có thể thấy hình thành đất yếu dưới dạng bùn cát mịn (hệ số rỗng e>1 , độ bảo hòa G>0.8)

b- Loại có nguồn gốc hữu cơ :

Thường hình thành từ đáy lầy,nơi tích đọng thường xuyên,mực nước ngầm cao,tại đây các loài thực vật phát triển thối rửa và phân hũy tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn các trầm tích khoán vật Đất yếu loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn ,để nhận dạng loại này dựa vào các đặc điểm sau đây :

- Hàm lượng hữu cơ chiếm từ 20-80% ,thừơng có màu đen hay nâu sẫm ,cấu trúc không mịn do lẫn các tàn dư thực vật

Trang 24

- Ở trạng thái tự nhiên hệ số rỗng lớn, (sét e>1.5 ; á sét e>1) ,góc nội ma sát ,lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước C<= 0.15 daN/cm2 hoặc theo kết quả cắt cánh hiện trường Cu <=0.35daN/cm2

- Hàm lượng hữu cơ chiếm từ 20-30% : gọi là đất nhiểm than bùn

- Hàm lượng hữu cơ chiếm từ 30-60% : gọi là đất than bùn

- Hàm lượng hữu cơ chiếm trên 60% : gọi là than bùn

c- Phân loại đất yếu theo trạng thái tự nhiên :

- Đất yếu loại sét hoặc á sét được phân loại theo độ sệt B :

d nh

d

W W

+ Nếu B >1 : thì gọi là bùn sét (đất yếu ở trạng thái chảy)

+ Nếu 0.75 <=B<= 1 : thì gọi là đất yếu ở trạng thái chảy dẻo

- Đất yếu được phân loại theo trạng thái tự nhiên ,đất đầm lầy than bùn được phân làm 3 loại như sau :

+ Loại 1 : loại có độ sệt ổn định ,thuộc loại này nếu vách đất đào thẳng đứng sâu 1m trong chúng vẫn duy trì được ổn định trong 1 đến 2 ngày

+ Loại 2 : Loại có độ sệt không ổn định ,loại này đạt tiêu chuẩn loại 1 nhưng đất than bùn chưa ở trạng thái chảy

+ Loại 3 : đất than bùn ở trạng thái chảy

Trong thực tế xây dựng thường gặp các loại đất sét yếu bão hòa nước Chúng có tính chất đặc biệt ,đồng thời cũng có một số tính chất tiêu biểu cho đất yếu nói chung

d- Các đặc trưng cơ lý cơ bản của đất sét yếu :

- Dung trọng tự nhiên của đất 14.5-15.5 KN/m3

Trang 25

CHƯƠNG II - 15 -

- Độ ẩm tự nhiên của đất W 65-75%

- Hệ số rỗng tự nhiên của đất : e 1.5-2

- Lực dính tiêu chuẩn : C 5-6 KN/m2

- Góc nội ma sát 4-5o

- Mođun biến dạng thiên nhiên tổng quát của đất : Eo 500-600KN/m2

- Mođun biến dạng tỷ đối của N.N Masslov : EM 50-100mm/m

3 Tính chất của các loại đất sét yếu ở một số vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 3.1 Các tính chất quan trọng của đất sét yếu:

3.1.1 Hạt sét và các khoán chất sét:

Trong đất sét có 2 thành phần : phần phân tán mịn và phần phân tán thô Phần phân tán thô (kích thước >0.002mm) chủ yếu có các khoán chất gồm nguồn gốc lục địa như thạch anh,fenspat…Phần phân tán mịn gồm những hạt rất bé (kích thước 2-0.1 ) Phần phân tán mịn gồm chủ yếu là các sản phẩm phân hủy hóa học như các khoán chất sét Các khoán chất này quyết định tính chất cơ lý của đất sét Có nhiều khoáng chất sét nhưng thường gặp 3 nhóm điển hình : Kaolinit,Montmorllonite và llit

3.1.2 Nước trong đất sét

Trường hợp chung đất gồm 3 pha : hạt khoán chất,nước và không khí.Với đất sét bảo hòa nước có thể xem là một hệ 2 pha: hạt khoán và nước Pha nước trong đất giữ một vai trò rất quan trọng

Nước liên kết:

- Nước liên kết yếu: Có nhiều hay ít tùy theo mức độ phân tán và thành phần khoán vật của đất ,thành phần và hàm lượng cation trao đổi,cũng như độ ẩm của môi trường xung quanh Nước này có thể bốc hơi ,sau đó ngưng tụ lại trên mặt đất (bị bao quanh bởi nước liên kết chặt ) khi thay đổi độ ẩm và nhiệt độ không khí

Trang 26

- Nước liên kết chặt (nước hấp phụ): là loại nước trực tiếp bao bọc xung quanh các hạt và được giữ lại bởi áp lực rất lớn hàng trăm đến hàng ngàn atmotphe Vì vậy rất khó di động

Nước tự do:

Gồm nước trọng lực ,nước mao dẫm và bất động:

- Nước trọng lực là loại nước thông thường trong tự nhiên,chuyển động dước tác dụng của độ chênh cột nước

- Nước mao dẫm tồn tại khi đất ẩm nhiều hoặc ẩm vừa.Nước mao dẫn được giữ bằng lực mặt cong tại ranh giới phân chia giữa nước và không khí.Nước mao dẫn chỉ lấp đầy khe nức và khe hở mao dẫn

- Nước bất động có trong đất thấm nước yếu hoặc không thấm nước và có độ ẩm cao.Đó là nước thừa ra ngoài nước liên kết vật lý

Nước thể cứng :

Nước thể cứng có trong đất đóng băng Vì điều kiện nước ta ở vùng nhiệt đới ,không có hện tược đóng băng nên ta không nghiêng cứu kỹ dạng nước này

Nước dạng hơi:

Nước dạng hơi ở trong đới không khí và những chỗ mà đất đá không bảo hòa Tính hút ẩm ( hút nước từ không khí ) liên quan tới loại nước này.Đối với đất sét yếu ở trạng thái tự nhiên ,loại nước dạng hơi ít có ý nghĩa vì vậy ta không nghiên cứu kỹ

3.1.3 Hiện tượng hấp thụ:

Hiện tượng hấp thụ là một trong những biểu hiện rõ rệt về khả năng đặc biệt của hạt sét Đó là khả năng của đất hút từ môi trường xung quanh và giữ lại trên chúng những vật chất khác: cứng ,lỏng,những ion ,phân tử và hạt keo.Sự hấp thụ ở đất sét có bản chất phức tạp và thường gồm một số quá trình xảy ra đồng thời

3.1.4 Tính dẻo

Trang 27

CHƯƠNG II - 17 -

Một trong những tính chất quan trọng của đất sét là tính dẻo.Tính chất này thể hiện sự lưu động của đất sét ở một độ ẩm nào đó khi chịu tác dụng của ngoại lực và chứng tỏ rằng:về mức độ biến dạng,đất sét chiếm vị trí trung gian giữa thể cứng,thể lỏng,chảy nhớt

Độ dẻo phụ thuộc vào nhiều nhân tố: mức độ phân tán và thành phần khoáng chất của đất,thành phần và độ khoán hoá của dung dịch nước làm bảo hòa đất.Nhân tố chủ đạo chi phối độ dẻo là thành phần khoán vật nhóm hạt kích thước nhỏ hơn 0.002mm và hoạt tính của chúng với nước.Sét bảo hòa Ion hóa trị một dẻo hơn sét bảo hòa ion hóa trị 2,trong các ion hóa trị 1 thì Na+ là Li+ có hoạt tính mạnh nhất.Sét Kaolinit có chỉ số dẻo từ 1-40,sét hydro mica: 25-40,còn sét Montmorillonite : 44-100

3.1.5 Tính thấm nước của đất – Građien ban đầu

Với đất rời,quan hện giữa tốc độ thắm và gradien thủy lực tuân theo định lực Darcy:

v: tốc độ thắm (m/s)

k: hệ số thấm của đất

i=h/l : gradien thủy lực ,h là độ chênh cột nước và l là chiều dài đường thấm Đối với đất dính hiện trạng thấm chỉ tuân theo định luật Darcy khi gradien thủy lực lớn hơn một giá trị ban đầu nào đó gọi là gradien thủy lực ban đầu ,khi đó (i=io)

Nghĩa là đối với đất sét chỉ cho nước thấm qua khi gradien cột nước vượt quá

1 trị số nhất định nào đó.Gradien ban đầu là độ chênh tối thiểu nào đó của áp lực cột nước ,mà thấp hơn tốc độ thấm giảm đi rất nhiều trở nên bé đến mức thực tế có thể bỏ qua và có thể coi như đất không thấm nước

Trang 28

Về bản chất của gradien ban đầu hiện nay chưa có quan niệm thật rõ ràng.Có tác giả cho rằng gradien ban đầu là do khả năng chống trượt của nước liên kết vật lý gây nên,khả năng này nước tự do không có.Khi khắc phục được ứng suất trượt giới hạn của nước liên kết cấu trúc định hướng của nước này bị phá hoại và nước liên kết bắt đầu chảy như nước tự do.Trị số gradien ban đầu tăng cùng với sự giảm độ ẩm và tăng độ chặt của đất.Ở đất yếu nó có trị số tương đối bé

Ưùng suất sinh ra khi nước chuyển động trong đất tác dụng lên hạt đất gọi là ứng suất thủy động,ký hiệu là j:

Trong đó w : trọng lượng thể tích của nước

3.1.6 Tính nén chưa đến chặt:

So với trị số áp lực mà nó chịu thì đất sét yếu ở trạng thái nén chưa đến chặt hoặc chưa nén chặt bình thường Tính nén chưa đến chặt này của đất là sự không phù hợp rõ ràng của độ chặt thiên nhiên với áp lực thiên nhiên mà đất đang chịu tác dụng Nói một cách khác,ở một số chiều sâu nào đó đất chịu áp lực thiên nhiên là ,đúng ra phải có hệ số rỗng tương đương là ,nhưng lại có 1 > tức là có sự

“thấp kém “ của độ chặt so với áp lực

Tính nén chưa đến chặt này là do ảnh hưởng của sự phát sinh lực dính của các mối liên kết cấu trúc –lực dính này kiềm hãm sự nén chặt,cũng như do tác dụng của nước lỗ rổng gây nên sự chậm trễ của quá trình cố kết trọng lực.Ngoài ra trạng thái của đất có thể là nén chưa đến chặt,hoặc nén quá chặt tùy theo trị số ,tốc độ,thời gian lực tác dụng và điều kiện thoát nước lỗ rỗng

Đối với những đất ở tăng thái chưa nén chặt ,sự thể hiện áp lực nước lỗ rỗng rất đặc biệt.Aùp lực lỗ rỗng có thể phát sinh không những khi tăng tải trọng ngoài ,mà còn khi giữ nguyên trạng thái ứng suất,nhưng kết cấu của đất bị phá hoại(do

3)-(II

w w

k

v i

j

Trang 29

CHƯƠNG II - 19 -

trượt chẳn hạn).Theo N.Ya Đenixov,áp lực lỗ rỗng như vậy chỉ chứng tỏ rằng quá trình nén chặt và củng cố của đất chưa hoàn thành.Khi loại trừ hoặc hạn chế khả năng thoát nước ,trạng thái nén chưa đến chặt có thể giữ nguyên rất lâu

3.1.7 Độ bền cấu trúc

Một trong những tính chất quan trọng của đất sét là độ bền cấu trúc của chúng.Nếu tải trọng ngoài được truyền lên đất sét yếu nhỏ hơn trị số độ bền cấu trúc ,thì biến dạng của đất có thể bỏ qua ,còn khi vượt quá độ bền cấu trúc của đất sét yếu chừng 0.2-0.3 daN/cm2 ,nhưng cũng có đôi khi có thể lớn hơn

Những nghiên cứu gần đây nhất cho biết rằng: ngay cả đất hoàn toàn bảo hòa nước ,khi chịu tải trọng,áp lực lỗ rỗng ban đầu cũng không bằng trị số tải trọng đó mà bằng hiệu số giữa nó và độ bền cấu trúc.Độ bền cấu trúc có ý nghĩa to lớn khi tính toán sự cố kết và đánh giá độ bền của đất:ảnh hưởng đến chiều dày tính toán của tầng chịu lực và tải trọng cho phép ban đầu của nền đất

Trị số độ bền của đất sét yếu chừng 0.2-0.3 daN/cm2 ,nhưng đôi khi cũng lớn hơn

Những nghiên cứu gần đây cho biết rằng ngay cả đối với đất hoàn toàn bảo hòa nước ,khi chịu tải trọng áp lực lỗ rỗng ban đầu cũng không bằng trị số tải trọng đó,mà bằng hiệu số giữa nó và độ bền cấu trúc.Độ bền cấu trúc có ý nghĩa to lớn khi tính toán sự cố kết và đánh giá các tính chất của đất nền:ảnh hưởng đến chiều dày tính toán của tầng chịu lực ép và tải trọng cho phép của đất nền

3.1.8 Tính nhạy và xúc biến

Đất sét có tính nhạy ,nghĩa là có khả năng thay đổi bền khi kết cấu bị phá hoại Để đặc trưng cho độ nhạy người ta dùng chỉ tiêu biểu thị chỉ số độ bền của đất kết cấu thiên nhiên với độ nền kết cấu khi bị phá hoại hoàn toàn.Độ nhạy của đất sét yếu về cơ bản phục thuộc vào mức độ chưa nén chặt,bởi vì trong đất cũng thể hiện sự ảnh hưởng của tất cả các đặc điểm,thành phần và nguồn gốc của đất

Trang 30

Có những loại đất khi bị phá hoại kết cấu thì độ bền giảm hàng chục,hàng trăm lần,thậm chí giảm đến vô cùng.Đất càng nhạy thì càng không tốt về phương diện sử dụng làm móng công trình Những đất có độ nhạy cao,trong nhiều trường hợp độ sẹt B>1.Tuy hiên theo những số liệu mới nhất về đất chảy thì nhạy nhất là các loại đất á cát,thậm chí càng tăng lượng hạt sét thì độ nhạy càng giảm.Mức độ nhạy có thể cao ngay cả khi đất có độ ẩm nhỏ.Điều này có thể liên quan với hàm lượng nước tự do trong việc thể hiện tính nhạy

Hiện tượng xúc biến(biến đổi khi tiếp xúc) thể hiện như sau: khi cắt bỏ lực hoặc loại trừ nguyên nhân gây ra phá hoại ,kết cấu và độ bền của đầt có khôi phục nhanh hay chậm,một phần hoặc toàn phần so với ban đầu

Tác hại của hiện tượng xúc biến là làm thay đổi quá mức các tính chất của đất dưới tác dụng của tải trọng tĩnh và động.Tuy vậy hiện tượng đó đôi khi cũng có lợi,cụ thể:cũng cố được,khôi phục được độ bền và khả năng chịu lực thay đổi theo thời gian,tức là cải thiện được các tính chất của đất

Trong thực tế ta thường gặp hiện tượng xúc biến khi đóng cọc,nổ mìn,khi chế tạo các mẫu đất trong phòng thí nghiệm

3.1.9 Mối liên kết cấu trúc

Kết cấu (cấu trúc) của đất sét là do các mối liên kết giữa các hạt và giữa các khối gây ra.Các mối liên kết ấy gọi là mối liên kết cấu trúc.Chúng phát sinh dưới các lực của Van Đer Waerden (lực giữa các phân tử) Trong đất sét yếu,vai trò của các mối liên kết ion (phát sinh do lực hút tĩnh điện giữa các hạt tích điện trái dấu) tùy theo điều kiện tồn tại của chúng,có thể coi là không đáng kể,

Nhờ lực hút phân tử nên các hạt dính lại với nhau và tạo thành khối.Lực này thay đổi theo đặc trưng của môi trường và giảm cùng với sự giảm kích thước hạt.Khi các mối liên kết của đất được tạo thành dưới tác dụng của lực phân tử (còn gọi là lực bám dính) có các lực ngược chiều nhau cùng tác dụng đồng thời : trọng

Trang 31

CHƯƠNG II - 21 -

lực,lực chèn ép do bành trướng của các màng mỏng nước bao quanh các hạt.Khi giảm kích thước hạt đất,các lực tác dụng ngược chiều với lực dính bám sẽ giảm nhanh so với lực dính bám.Kết quả là : với những kích thước nhất định của các hạt,lực dính bám sẽ lớn hơn so với lực ngược chiều với nó nhờ có sự tạo nên các khối.Do ảnh hưởng của lực bành trướng các màng nước mỏng (vượt nhiều lần lực dính bám) ,mối liên kết cấu trúc trong đất sét không thể tạo thành những khối lớn ổn định ,mà chỉ có thể tạo thành những khối nhỏ không ổn định

Sự phát triển của màng nước liên kết xung quanh các hạt đất làm cho các hạt này cách xa nhau ,khống chế ảnh hưởng lực giữa các phân tử và làm tăng khả năng hydrat hóa của đất Vì vậy khi các màng nước có chiều dày lớn thì mối liên kết cấu trúc của đất yếu đi Trái lại khi nén chặt kèm theo sự mất nước và sự phát triển của các quá trình địa hoá thì các hạt sẽ dịch chuyển gần nhau hơn ,nồng độ các hạt khoán và diện tích tiếp xúc giữa chúng với nhau tăng lên ,kết quả là trị số lực dính giữa chúng cũng tăng lên

3.1.10 Đặc điểm biến dạng

Có thể chia biến dạng của đất sét yếu ra các loại sau:

- Biến dạng phục hồi:bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng cấu trúc hấp thụ

- Biến dạng dư : chỉ gồm biến dạng cấu trúc

3.1.10.1 Biến dạng phục hồi

Trong đất sét yếu biến dạng đàn hồi không thể kể do độ bền cấu trúc bé Biến dạng cấu trúc hấp phụ: dưới tác dụng của tải trọng trong đất xảy ra một sự biến dạng do sự thay đổi chiều dày màn nước ở những chỗ tiếp xúc và bên trong những khoán chất riêng biệt.Biến dạng này liên quan đến sự chuyển dịch ít nhiều của các hạt và về điểm này nó giống như biến dạng cấu trúc Mặt khác ,sự phát triển của nó phụ thuộc vào ảnh hưởng của lực hấp phụ

Trang 32

Biến dạng cấu trúc hấp phụ một phần là thuận nghịch.Chúng xảy ra dưới hình thức giảm cũng như tăng thể tích của đất.khi giảm áp lực thì biến dạng cấu trúc hấp phụ được biểu thị ở sự dịch chuyển các phân tử nước từ chỗ tiếp xúc giữa các hạt về phía lỗ rổng,còn khi tăng áp lực thì chuyển dịch theo chiều ngược lại.đề hoàn thành quá trình đó cần có khoảng thời gian nhất định Vì vậy tuy biến dạng cấu trục hấp phụ là thuận nghịch nhưng luôn kéo theo sự chậm muộn.Nếu sau khi kết thúc biến dạng cấu trúc hấp phụ ,xuất hiện lực dính kết củng cố do tác dụng của lực đất đá bên trên và các quá trình lý hoá khác ,thì sau khi giảm ,cất áp lực đó

đi biến dạng sẽ không phục hồi lại được Sau khi làm mất lực dính củng cố biến dạng cấu trúc hấp phụ lại trở nên thuận nghịch biến dạng cấu trúc háp phụ của đất sét yếu cũng như biến dạng của các loại đất đá sét khác thể hiện được là do kết quả tương quan giữa ứng suất ở các chỗ tiếp xúc của các yếu tố cấu trúc ( Do ảnh hưởng của tải trọng bản thân và tải trọng ngoài gây ra ) và ảnh hưởng của lực hấp phụ ( giữa bề mặt hạt và các phân tử nước ) Nếu ứng suất ở chỗ tiếp xúc vượt qúa ảnh hưởng của lực hấp phụ thì sẽ xảy ra sự dồn đuổi các phân tử nước ra khỏi các chỗ đó; kết qủa là biến dạng là có biến dạng nén Trái lại , nếu ảnh hưởng của lực hấp phụ vượt qúa ảnh hưởng của ứng suất ở các chỗ tiếp xúc thì xảy ra sự bành trướng ( dày thêm ) của các màng nước ; lúc đó có hiện tượng nở Nói cách khác biến dạng cấu trúc hấp phụ của đất sét chỉ có thể thể hiện được khi áp lực mà nó chịu vượt qúa áp lực nở

Các thí nghiệm nén chặt hồ sét có thành phần khác nhau và dỡ tải tiếp sau đó cho biết rằng : cùng với sự tăng của giới hạn chảy , trị số biến dạng khôi phục ( cấu trúc hấp phụ ) tăng lên

Biến dạng cấu trúc hấp phụ trong đất sét yếu , nhất là ở bùn khi tải trọng bé , chỉ có tầm quan trọng thứ yếu Đối với các loại đất này , biến dạng xảy ra dưới tác dụng do trọng lượng bản thân hoặc tải trọng ngoài , chủ yếu là biến dạng cấu trúc

Trang 33

CHƯƠNG II - 23 -

3.1.10.2 Biến dạng dư

Biến dạng cấu trúc là biến dạng dư trong đó xảy ra sự trượt tương đối lên nhau của các hạt, các khối và sự tăng mật độ các yếu tố cấu trúc trong một đơn vị thể tích Trong biến dạng cấu trúc , nếu ứng suất tác dụng vượt qúa sức chịu do lực dính kết tạo nên thì các hạt và các khối đất có thể bị dịch chuyển

3.1.11 Sức chống cắt

Theo N.N.Maslov sức chống cắt của đất do biến dạng từ biến có dạng :

Trong đó :

: ứng suất pháp tuyến

tg w : thành phần ma sát : góc nội ma sát của đất

Cw : lựcdính tổng cộng , với

Với đất rời , lực dính rất nhỏ ( C = 0 ) nên sức chống cắt chỉ tính đến thành phần lực ma sát :

Trang 34

U : áp lực nước lỗ rỗng ( - U ) : ứng suất tiếp xúc giữa các hạt đất gọi là ứng suất có hiệu

3.1.12 Tính chất lưu biến

Lưu biến là khả năng thay đổi độ bền khi cho tải trọng tác dụng lâu dài Đất sét là một môi trường dẻo nhớt , chúng có tính từ biến và lưu biến Ngoài tính từ biến , trong tính chất lưu biến của đất còn có biểu hiện giảm dần ứng suất khi biến dạng không thay đổi , gọi là chùng ứng suất Thời gian mà ứng suất gây nên biến dạng đang xét giảm đi = 2,7183 lần gọi là chu kỳ chùng ứng suất Ở đất sét chùng ứng suất rất yếu

4 Đất bùn

Bùn là những trầm tích hiện đại , được tạo thành chủ yếu do kết quả tích lũy các vật liệu phân tán mịn bằng con đường cơ học hoặc hóa học ở đáy biển , vũng , vịnh , ao hồ

Theo thành phần hạt , bùn có thể là cát pha sét , sét pha cát và cũng có thể là cát , nhưng chỉ là cát nhỏ trở xuống

Bùn thường chứa một lượng chất hữu cơ khá lớn ( có khi 10 12 % ) , càng xuống sâu lượng hữu cơ càng giảm Ở những vùng khí hậu khô , bùn có thể chứa các muối hòa tan trong nước dưới hình thức phân tán nhỏ , tinh thể lớn , đám tinh thể hoặc các lớp mỏng và dày Trong bùn kể cả bùn sét thường có nhiều hạt bụi Bùn có thể đồng nhất thành khối hay phân lớp không rõ ràng , đôi khi phân lớp đều

Trang 35

CHƯƠNG II - 25 -

Độ bền của bùn hết sức bé , vì vậy phân chia sức chống cắt của bùn ra thành lực ma sát và lực dính kết là không hợp lý Sức chống cắt của bùn phụ thuộc chủ yếu không phải vào áp lực pháp tuyến , mà vào tốc độ pháp triển biến dạng Gốc nội ma sát trong của bùn sét đôi khi gần bằng không

Khi tải trọng pháp tuyến phát triển chậm , biến dạng của bùn thường rất lớn và có đặc tính là nén không hạn chế , kèm theo sự ép thoát nước tự do Khi lực nén phân bố tương đối nhanh thì trong bùn phát sinh áp lực thủy động và bùn bị phòi ra Hệ số nén lún của bùn có thể đạt tới 2 3 daN/ cm2( đối với bùn sét ) , 10

25 daN/ cm2 ( đối với bùn sét pha cát,bùn cát pha sét )

Bùn thường no nước và bùn dễ bị co lại khó mất nước

5 Đất cát yếu

Cát gồm các hạt có kích thước 0,00 2 mm Cát chỉ được gọi là yếu khi cỡ hạt thuộc loại nhỏ , mịn trở xuống ; đồng thời có kết cấu rời rạc , ở trạng thái bão hòa nước , có thể bị nén chặt và pha loãng đáng kể , chứa nhiều di tích hữu cơ và chất lẫn sét Những loại cát đó khi chịu tác dụng rung hoặc chấn động thì trở thành trạng thái lỏng nhớt , gọi là cát chảy

Độ bền của cát được xác định hoàn toàn vào lực ma sát ; chỉ khi làm ẩm chút ít trong cát mới xuất hiện lực liên kết yếu

Sức chống cắt của đất cát phụ thuộc vào thành phần khoáng vật và hình dạng các hạt , nhưng chủ yếu vào mật độ kết cấu của chúng và trị số tải trọng tác dụng

Đặc điểm quan trọng nhất của cát là bị nén chặt nhanh và nhiều khi chịu tác dụng của chấn động Khi cát gồm các hạt nhỏ , nhiều chất hữu cơ và bão hòa nước thì chúng trở thành cát chảy và không chịu lực được nữa

Một đặc điểm quan trọng nữa của cát là có độ thấm nước lớn

Trang 36

Cát chảy là loại cát hạt mịn , có kết cấu rời rạc , khi bão hòa nước có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể , có chứa nhiều chất hữu cơ hoặc sét Loại cát này khi chịu tác dụng của lực chấn động hoặc ứng suất thủy động thì chuyển sang trạng thái lỏng và gọi là cát chảy

Trong thành phần cát chảy , hàm lượng hạt bụi ( 0,02 0,002 mm ) chiếm 60

70 % hoặc lớn hơn

Ở trạng thái tự nhiên cát chảy có cường độ và khả năng chịu lực tương đối cao , nhưng khi bị phá hoại kết cấu và làm rời rạc thì không còn tính chất đó nữa , lúc đó cát chuyển sang trạng thái chảy như chất lỏng

6 Than bùn và đất than bùn

Than bùn là đất có nguồn gốc hữu cơ , được tạo thành do kết qủa phân hủy các di tích hữu cơ , chủ yếu là thực vật , tại các bãi lầy và những nơi bị hoá lầy Đất loại này chứa các hỗn hợp vật liệu sét và cát

Đầm lầy được tạo thành ở những chỗ thừa hơi ẩm Hơi này làm bão hòa các tầng trên cùng của trầm tích và đọng ở đó Điều kiện thuận lợi nhất để tạo đầm lầy là khí hậu ẩm , bốc hơi ít hơn mưa , địa hình đồng bằng hoặc các yếu tố hạ thấp địa hình đồng thời có nước ngầm ở gần mặt đất Sự tạo thành có thể liên quan với sự hóa lầy môt khu đất nào đó trên cạn , sự tăng chỗ chứa nước , sự hạ thấp định kỳ của nước sông , tràn và ngập nước các thềm bãi bồi và các trầm tích phù sa , sự tăng thực vật ở các chỗ trữ nước , hoặc sự phát triển lớp phủ thực vật trên mặt nổi của các chỗ đó , v v

Trong điều kiện thế nằm tự nhiên , than bùn có độ ẩm cao : trung bìng từ 75

85 % có khi đạt hàng trăm hoặc hàng ngàn phần trăm tùy theo thành phần khóang vật , mức độ phân hủy , điều kiện khí hậu , mức độ thoát nước

Than bùn có dung trọng khô rất thấp , hàm lượng chất hữu cơ 20 80 %

Trang 37

CHƯƠNG II - 27 -

Than bùn là đất bị nén lún lâu dài , không đều và mạnh nhất Hệ số nén lún có thể đạt từ 3 8 , thậm chí 10 cm2 / daN vì thế phải thí nghiệm than bùn trong các thiết bị với mẫu cao ít nhất 40 50 cm

Khi xây dựng ở vùng có than bùn , cần áp dụng các biện pháp : làm đai cốt thép , khe lún , làm nền cọc , đào bỏ một phần than bùn

Kết luận :

Chương này giới thiệu khái quát về địa chất vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long Trên Đồng Bằng Sông Cửu Long, tầng bồi tích trẻ có chiều dày thay đổi từ 10-15m đến 100-110m Đất trên tầng mặt trong khu vực này thuộc loại đất sét yếu, đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long được chia thành 5 khu vực :

Khu vực I : khu đất sét màu xám nâu và xám vàng, chiều dày không quá 5m Khu vực II : đất bùn sét, bùn á sét, bùn á cát xen kẹp với các lớp á cát, chiều dày không quá 30m

Khu vực III: khu đất cát hạt mịn, á cát xen kẹp ít bùn á cát, chiều dày không quá

100 m

Khu vực IV : khu đất than bùn,xen kẹp bùn sét,bùn á sét,á cát và cát bụi ,chiều dày không quá 50m

Khu V: Khu đất bùn á sét và khu bùn cát ngập nước,chiều dày không quá 50 m

Đồng thời trong chương này cũng giới thiệu các tính chất của các loại đất sét yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long Trong luận văn này , chúng tôi dự định sẽ nghiên cứu sử dụng vải địa kỹ thuật cho đường giao thông nông thôn cho toàn vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long

Trang 38

PHẦN II NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

Trang 39

CHƯƠNG III - 29 -

CHƯƠNG III : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT DƯỚI NỀN ĐƯỜNG

I Những khái niệm về ứng suất biến dạng và các phương pháp xác định

Rất nhiều công trình đất đòi hỏi sự hiểu biết trạng thái ứng suất,biến dạng của đất Với mục đích này những miêu tả và những mô hình toán học đã được phát triển từ các lý thuyết đàn hồi và lý thuyết dẻo cổ điển.Tuy nhiên đất khác một cách rõ rệt so với những vật liệu xây dựng khác (như thép hoặc beton ) do tính phân tán và tính rỗng vốn có của chúng.Do sự thay đổi tải trọng bên ngoài và sự thoát nước ,khối đất sẽ có sự thay đổi đáng kể về thể tích và độ ẩm.Độ chặt,cường độ và các đặc trưng biến dạng tất cả đều bị thay đổi không phục hồi nên những thay đổi gia tải tiếp theo thực ra đã tác động lên một loại đất khác

Đẳng ứng suất trên phân tố hình hộp Đẳng ứng suất trên mẫu thí nghiệm

3 trục

Khi có trạng thái ứng suất đẳng hướng tác dụng ,nghĩa là ứng suất theo cả 3 phương đều như nhau,kích thước ban đầu của phân tố là a,b,c sẽ trở thành a(1- ) ; b(1- ) ; c(1- ),do đó biến dạng thể tích được tính như sau:

1= 3=áp lực buồng

1)-(III 3

1 1 1

abc V

r

Trang 40

Ơû đây là bến dạng dài

Nhắc lại và định nghĩa rõ những hằng số đàn hồi cơ bản được sử dụng trong cơ học vật rắn

- Modun đàn hồi

- Modun cắt (modun cứng)

- Modun biến dạng thể tích:

+ : ứng suất dọc trục

+ : biến dạng dài dọc trục

+ : ứng suất cắt

+ s : biến dạng cắt

+ p : đẳng ứng suất

+ v : biến dạng thể tích

Hệ số poisson:

=biến dạng ngang/biến dạng dọc

Xem phân tố lập phương là vật thể đàn hồi đẳng hướng (E1= E2= E3=E) chịu tác dụng bởi các ứng suất chính 1, 2, 3 Các biến dạng tương ứng sẽ là:

II Hậu quả của sự thoát nước và sự thay đổi thể tích:

Đất có thể coi là sự kết hợp mật thiết của nước và các hạt rắn ,cả hai đều có đặc tính đàn hồi.Đất khác với hầu hết vật liệu rắn ở chỗ tỉ lệ thể tích tương đối giữa nước và hạt đất có thể thay đổi dưới tác dụng của ứng suất Khi nước của lỗ rổng khối đất bảo hòa nước chịu sự gia tăng áp suất thì nước có xu hướng chảy ra vùng

2) - (III

E

3) - (III

s

G

4) - (III

v

p K

7) - (III 1

6) - (III 1

5) - (III 1

3 2 1 1

3 2 1 2

3 2 1 1

E E E

Định dạng
Số trang	132
Dung lượng	5,43 MB