Nghiên cứu chọn sơ đồ và phương pháp thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất theo mức độ cố kết khác nhau phục vụ tính toán ổn định đê và đắp đê nhiều giai đoạn trên nền đất yếu ở ĐBSCL

Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VIỆT TUẤN NGHIÊN CỨU CHỌN SƠ ĐỒ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CỐ KẾT KHÁC NHAU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊ

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VIỆT TUẤN

NGHIÊN CỨU CHỌN SƠ ĐỒ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CỐ KẾT KHÁC NHAU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ VÀ ĐẮP ĐÊ NHIỀU GIAI ĐOẠN TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Chuyên ngành: Công trình trên đất yếu Mã số ngành: 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2003

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN THỊ THANH

Cán bộ chấm nhận xét 1: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS CHÂU NGỌC ẨN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN VIỆT TUẤN Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 12/10/1976 Nơi sinh: Hà Nội

Chuyên ngành: Công trình trên đất yếu Mã số ngành: 31.10.02

I- TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu chọn sơ đồ và phương pháp thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất theo mức độ cố kết khác nhau phục vụ tính toán ổn định đê và đắp đê nhiều giai đoạn trên nền đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL)

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1/ Nhiệm vụ:

Nghiên cứu chọn sơ đồ và phương pháp thí nghiệm xác định sức chống cắt của loại đất dính mềm yếu theo mức độ cố kết khác nhau để sử dụng vào tính toán ổn định đê và phân đoạn đê theo chiều cao để đắp trên nền đất yếu ở ĐBSCL

2/ Nội dung luận văn:

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan đặc điểm Địa chất công trình nền đê, vật liệu đắp

đê và phương pháp thi công đê ở ĐBSCL

Chương 2: Chọn sơ đồ thí nghiệm sức chống cắt của đất nền và đất đắp phục vụ

tính toán ổn định đê ở ĐBSCL

Chương 3: Thí nghiệm nghiên cứu đặc điểm tăng sức chống cắt theo mức độ cố kết

khác nhau của đất dính mềm yếu phục vụ cho việc đắp đê ở ĐBSCL

Chương 4: Lựa chọn phương pháp tính toán ổn định đê đắp bằng đất tại chổ ở

ĐBSCL

Chương 5: Dùng giải pháp đắp đất nâng dần chiều cao đê theo nhiều giai đoạn tạo

điều kiện cố kết tăng sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê

Chương 6: Aùp dụng kết quả nghiên cứu vào việc tính toán phân đoạn thi công ở

một số tuyến đê thực tế thuộc ĐBSCL

Chương 7: Kết luận chung và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

- Danh mục các bài báo của tác giả có liên quan đến nội dung luận văn

- Tóm tắt lý lịch

PHẦN III: PHỤ LỤC

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17 – 04 - 2003

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN THỊ THANH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

PGS.TS TRẦN THỊ THANH GS.TSKH.LÊ BÁ LƯƠNG

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng Chuyên ngành thông qua

Ngày tháng năm 2003

LỜI CẢM ƠN

Hoàn thành được đầy đủ chương trình đào tạo cao học, nghiên cứu, thí nghiệm và viết xong LUẬN VĂN THẠC SĨ chuyên ngành CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU (Địa Kỹ Thuật Xây Dựng) em vô cùng biết ơn:

- Ban giám đốc Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia Tp HCM

- Ban chủ nhiệm khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, ban lãnh đạo phòng Đào tạo sau đại học của trường

- GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG -Chủ nhiệm ngành cao học công trình trên đất yếu

- GS.TSKH HOÀNG VĂN TÂN, TS CHÂU NGỌC ẨN, TS LÊ BÁ KHÁNH và các thầy cô trực tiếp giảng dạy trong chương trình cao học

- Các thầy cô trong Hội Đồng chấm đề cương và luận văn thạc sĩ

- Ban giám đốc Viện KHTL miền Nam

- PGS TS TRẦN THỊ THANH – Thầy hướng dẫn khoa học, đồng thời là Trưởng phòng nghiên cứu Nền móng và Địa kỹ thuật viện KHTL miền Nam đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành nhiệm vụ học tập và viết luận văn

- Nhớ ơn công lao to lớn của ba mẹ đã chăm lo về mọi mặt vật chất, tinh thần để

em học tập, đặc biệt ba em GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ đã động viên, chỉ dẫn cho em những bước đi ban đầu trên con đường nghiên cứu cơ học đất – nền móng

- Cuối cùng cảm ơn tất cả các anh chị, bạn bè đồng nghiệp đã động viên và giúp đỡ nhau trong học tập

TÓM TẮT NỘI DUNG

- Đảng và nhà nước ta có chủ trương “Khôi phục, nâng cấp và xây dựng mới các tuyến đê biển, đê chống lũ, đê bao bảo vệ mùa màng, xây dựng các khu dân cư dạng tuyến (dọc theo kênh), dạng cụm với đầy đủ hệ thống kỹ thuật hạ tầng, đảm bảo cho nhân dân sống chung với lũ ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) Trong các dạng công trình trên phải sử dụng một khối lượng rất lớn đất đào tại chỗ và thi công trong điều kiện sông nước trên nền đất yếu ở ĐBSCL Thực tế đã có nhiều đoạn đê làm việc ổn định, nhưng cũng có nhiều đoạn đê bị sụp đổ ngay khi vừa hoàn thành

- Nhằm mục đích phục vụ chủ trương lớn – Xây dựng đê ở ĐBSCL, luận văn đã nghiên cứu các nội dung chủ yếu sau đây:

 Đặc điểm đất nền đê và đất đắp đê, điều kiện thi công đê ở ĐBSCL có ảnh hưởng đến chất lượng đất đắp

 Chọn sơ đồ thí nghiệm thích hợp để xác định sức chống cắt của đất phục vụ thiết kế, thi công đê ở ĐBSCL

 Chọn phương pháp hợp lý để tính toán ổn định đê trong điều kiện đất nền và đất đắp ở ĐBSCL

 Nghiên cứu lý thuyết, phương pháp thí nghiệm đất và tính toán phân đoạn đắp đê theo chiều cao để nâng cao khả năng chịu tải của nền đất yếu dưới đê

Kết quả nghiên cứu đã áp dụng có hiệu quả vào việc thi công một số tuyến đê thực tế ở ĐBSCL

ABSTRACT

The Vietnamese Communist Party and Government lay down “ Restoring, upgrading and construction new coastal dike, flood prevented dike and border dike for crop protection, construction line and group residential area (along canal) with infrastructure technical system for insuring people to live together with flood

in Mekong Delta In above projects have to use a huge excavated in place soil and working in submerge conditions on soft soil in Mekong Delta In fact there were many working stability dikes, but the others are collapsed after finishing

In order to serving large policy – dike construction in Mekong Delta, this essay studies main contents:

- Characteristic of foundation and body dike, constructional conditions effect to filling soil

- Choosing suitable test scheme to define shearing resistance for serving the designing and working dike in Mekong Delta

- Choosing suitable method calculate stable dike in soft soil condition in Mekong Delta

- Studying theory and test method and calculating for segment dike following height to raise capacity bearing of foundation under dike

Researching results applied efficiently to work a part of real dike line in Mekong Delta

PHẦN II – NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỄN Chương 2: CHỌN SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT NỀN

VÀ ĐẤT ĐẮP PHỤC VỤ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

2.1 Những đề nghị khác nhau về biểu thức sức chống cắt của đất……… 22 2.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất……….22 2.3 Các sơ đồ thí nghiệm cắt………28 2.4 Chọn sơ đồ thí nghiệm sức chống cắt phục vụ tính toán ổn định đê trên nền đất yếu Đồng bằng sông Cửu Long………29 2.5 Sức chống cắt được thí nghiệm theo sơ đồ UU, của đất dính ở Đồng bằng sông Cửu Long……… 31 2.6 Xác định sức chống cắt của đất dính mềm yếu bằng dụng cụ xuyên tĩnh trong phòng thí nghiệm và sử dụng kết quả xuyên để tính chiều cao giới hạn cho phép của khối đất đắp trên nền đất yếu……….33

Chương 3: THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TĂNG SỨC CHỐNG CẮT

THEO MỨC ĐỘ CỐ KẾT KHÁC NHAU CỦA ĐẤT DÍNH MỀM YẾU PHỤC VỤ CHO VIỆC ĐẮP ĐÊ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG (ĐBSCL)

3.1 Thiết bị thí nghiệm………40 3.2 Loại đất dùng trong thí nghiệm 41 3.3 Các bước thí nghiệm nén cố kết- cắt nhanh theo sơ đồ CU với các mẫu đất có mức độ cố kết Ut khác nhau 41

3.4 Kết quả thí nghiệm và nhận xét 44

Chương 4: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ ĐẮP

BẰNG ĐẤT TẠI CHỖ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

4.1 Các dạng phá hoại của đê được đắp trên nền đất yếu……… 55 4.2 Tính sức chịu tải của nền đất yếu dưới đê……….57 4.3 Tính toán ổn định mái đê……….67 4.4 Tính toán kiểm tra sự ổn định của một số đoạn đê thực tế được đắp trên nền đất yếu ở đồng bằng Sông Cửu Long……….69 4.5 Một số kết luận rút ra từ chương 4……… 83

Chương 5: DÙNG GIẢI PHÁP ĐẮP ĐẤT NÂNG DẦN CHIỀU CAO ĐÊ THEO

NHIỀU GIAI ĐOẠN, TẠO ĐIỀU KIỆN CỐ KẾT TĂNG SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI ĐÊ

5.1 Những giải pháp xử lý nền đất yếu dưới đê………84 5.2 Tính toán đắp đê theo một số giai đoạn dựa theo sự tăng sức chống cắt của nền đất yếu do nén cố kết……… 85 5.3 Xác định vùng chịu nén trong nền đất yếu bão hoà nước dưới khối đất đắp của đê ở đồng bằng sông Cửu Long……….92 5.4 Ví dụ tính toán……….101

Chương 6: ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO VIỆC TÍNH TOÁN

PHÂN ĐOẠN THI CÔNG Ở MỘT SỐ TUYẾN ĐÊ THỰC TẾ THUỘC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

6.1 Tính toán đắp đất những đoạn đê đi qua nền đất yếu thuộc tuyến đê bao Cù lao Dung – Sóc Trăng………104 6.2 Tính toán đắp đất đoạn đê ở dọc cống Lý Quàng (K11 + 252) công trình đê Phú Thạnh – Phú Đông thuộc dự án đê biển và để cửa sông Gò Công 2 -Tiền Giang………114 6.3 Tính toán đắp đất đoạn đê từ Cái Vàm Đôi đến Mỹ Bình, thuộc tuyến đê biển Tây Cà Mau………119 6.4 Áp dụng tính toán đắp đất đoạn đê ở khu du lịch Nhà Mát thuộc tuyến đê biển Bạc Liêu……… 122 6.5 Một số nhận xét rút ra từ chương 6……… 125

Chương 7: KẾT LUẬN CHUNG VỀ KIẾN NGHỊ

7.1 Những kết luận chung 127

7.2 Một số kiến nghị 129

- Tài liệu tham khảo 131

- Danh mục các bài báo của tác giả có liên quan đến nội dung luận văn 134

PHẦN III – PHỤ LỤC Phụ lục 1 (PL 1)……….137

- PL1 –1……….138

- PL1 - 2……….146

- PL1 -3……… 154

Phụ lục 2 (PL 2)……….173

1

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

ồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một châu thổ rộng lớn, phì nhiêu, có tiềm năng kinh tế trù phú, là vùng trọng điểm sản xuất nông nghiệp của cả nước

Trong những năm gần đây, lũ sông Mê Kông liên tiếp gây nhiều thiệt hại đến cơ sở vật chất, ảnh hưởng xấu đến đời sống sinh hoạt, sản xuất của nhân dân tại vùng ngập lũ Đồng bằng sông Cửu Long Để bảo vệ tính mạng và tài sản của nhân dân, hạ tầng cơ sở, hạn chế đến mức thấp nhất các thiệt hại do thiên tai gây ra, tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội một cách toàn diện, bảo vệ môi trường kết hợp an ninh quốc phòng, Đảng và Nhà nước có chủ trương:

1 Khôi phục và nâng cấp các tuyến đê biển, đê cửa sông ở Đồng bằng sông Cửu Long

2 Xây dựng các cống đập nhằm mục đích ngăn nước mặn, giữ nước ngọt, thau chua xổ phèn, phục vụ sản xuất nông nghiệp

3 Xây dựng các tuyến đê ngăn lũ

4 Xây dựng các tuyến đê bao chống lũ cho các thị trấn, thị tứ, khu dân

cư, đê bao chống lũ tháng 8 bảo vệ mùa màng

5 Xây dựng các khu dân cư dạng tuyến (cặp theo dọc bờ kênh), dạng cụm với đầy đủ hệ thống kỹ thuật hạ tầng như đường giao thông, hệ thống cấp thoát nước, trường học, bệnh viện v.v…

Trong các dạng công trình kể trên phải sử dụng một khối lượng rất lớn đất đắp Đất chủ yếu được lấy tại chỗ đắp lên nền đất yếu bằng những giải pháp khác nhau trong điều kiện khí hậu môi trường vùng Đồng bằng sông Cửu Long

Do vậy cần nghiên cứu các nội dung chính sau đây:

 Nghiên cứu tổng quan về đặc điểm địa chất công trình vùng Đồng bằng sông Cửu Long và đặc điểm của đất nền, đất đắp dọc theo các tuyến đê

 Chọn sơ đồ thí nghiệm hợp lý để xác định sức chống cắt của đất nền và đất đắp phục vụ cho thiết kế và thi công đê

 Chọn phương pháp tính toán ổn định đê trên nền đất yếu

 Chọn giải pháp thi công đắp đất nhằm bảo đảm sức chịu tải của nền đê và ổn định đê

Đ

II GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Sự ổn định của đê gồm có ổn định về chịu tải (theo trạng thái giới hạn thứ nhất) và ổn định về biến dạng (theo trạng thái giới hạn thứ hai)

Vì khả năng và thời gian cho phép nghiên cứu viết luận văn cao học có

hạn, nên trong phạm vi luận văn này chỉ giới hạn: Nghiên cứu chọn sơ đồ thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất nền, đất đắp và phương pháp tính toán ổn định của đê về mặt cường độ chịu tải theo những giải pháp thi công đất đắp trên nền đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long

3

Phaàn I

TOÅNG QUAN

CHƯƠNG I

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH NỀN ĐÊ,VẬT LIỆU ĐẮP ĐÊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THI

CÔNG ĐÊ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

1.1 Đặc điểm địa chất công trình ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long

Cấu trúc Đồng bằng sông Cửu Long có dạng bồn trũng theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, trung tâm bồn trũng là vùng kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu Vây quanh vùng trung tâm là các vùng cánh của bồn trũng và xa hơn là các đới nâng cao của móng đá lộ ra ở Bình Dương, Đồng Nai, An Giang… Các tài liệu nghiên cứu phần lộ cho thấy tuổi của móng đá trước Kanozoi (khoảng trên 656 triệu năm) Phủ trên móng đá là các trầm tích trẻ (trầm tích Holoxen) có tuổi khoảng 15000 năm có chiều sâu tới 110m Theo Nguyễn Thanh, cột địa tầng tổng hợp vùng Đồng bằng sông Cửu Long gồm các tầng sau (hình 1-1)

1.1.1 Tầng trầm tích Holoxen Q IV được phân chia thành 3 bậc:

Bậc Holoxen dưới QIV1-2 gồm cát vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ, phủ trên tầng đất sét loang lổ Pleixtoxen, chiều dày tới 12m

Bậc Holoxen giữa QIV2 gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng, chiều dày từ 10 – 70m

Bậc Holoxen trên QIV3 gồm các tầng trầm tích khác nhau về điều kiện tạo thành, thành phần vật chất, tuổi và điều kiện phân bố:

- Tầng trầm tích biển, sông biển hỗn hợp và sinh vật mQIV3, mabQIV3 gồm các hạt mịn, bùn sét hữu cơ

- Tầng trầm tích sinh vật, đầm lầy ven biển bamQIV3 gồm bùn sét hữu cơ, than bùn

- Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp sinh vật ambQIV3 gồm bùn sét hữu cơ

- Tầng bồi tích aQIV3 gồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc bùn sét hữu cơ

Chiều dày thành tạo trầm tích Holoxen trên biến đổi từ 9 – 20m Toàn bộ chiều dày trầm tích Holoxen đạt tới 100m

1.1.2 Tầng bồi tích cổ (trầm tích Pleixtoxen)

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long tầng trầm tích này gồm tập các hạt mịn xen kẹp với 3 – 5 tập hạt thô Mỗi tập hạt mịn dày từ 1 – 2m đến 40 – 50m các tập hạt thô có bề dày thay đổi từ 4 – 85m

5

Hình 1-1: CỘT ĐỊA TẦNG TỔNG HỢP KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

(THEO SỐ LIỆU CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC ĐBSCL - PHÂN HỘI KHĐCCT 1984)

TỈ LỆ: 1/200

BỀ DÀY (mét)

MÔ TẢ TÓM TẮT THÀNH PHẦN THẠCH HỌC

CỔ SINH

NIÊN ĐẠI THEO C14

4

4

3

3 3

3

6 2

màu vàng xám (bị FERALIC hoá) đôi chỗ có sét nâu xám (gần sông lớn) Bùn sét xám đen xen các lớp cát bụi xám tro chứa sò hến vũng vịnh (chưa xác định)

Bùn sét, than bùn (phần trên) chứa mảnh vụn thực vật RHZOPHORA MELALENCA, LENCADENĐON Bùn sét hữu cơ

6

6

2

Sét xám xanh, xám vàng

Bùn sét màu xám, xám trắng, nâu, vàng xám, thỉnh thoảng xen các ổ, thớ cát mịn Phần dưới tầng gặp cát mịn màu vàng bẩn, lẫn ít sỏi ong Giữa tầng có cát mịn màu xám

Trong cát, sét gặp sò hến vũng vịnh (chưa xác định)

Cát màu vàng, xám tro, chứa sỏi nhỏ kết vón sắt Có nơi gặp sò hến

Sét, sét pha màu loang lỗ (vàng tím, đỏ trắng) đôi chỗ bị đá ong hoá Dưới sét là cát lẫn sỏi sạn

Hình 1-2: Bản đồ phân vùng đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

7

1.2 Đặc trưng cơ lý đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long

1.2.1 Phân bố đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long

Theo thành phần thạch học, tính chất địa chất công trình, địa chất thủy văn và chiều dày tầng đất yếu có thể chia đất yếu ra thành 5 khu vực (hình 1-2)

- Khu vực I: khu vực đất yếu màu xám nâu và xám vàng

- Khu vực II: khu vực bùn sét xen kẹp với các lớp cát

- Khu vực III: khu vực cát mịn, á cát xen kẹp ít bùn á cát

- Khu vực IV: khu vực than bùn, sét, bùn á sét, cát bụi, á cát

- Khu vực V: khu vực bùn á sét và bùn ngập nước

1.2.2 Đặc trưng cơ lý đất yếu bão hòa nước ở Đồng bằng sông Cửu Long

Các lớp đất chính ở Đồng bằng sông Cửu Long thường gặp là đất sét hữu

cơ và sét không hữu cơ ở trạng thái độ sệt khác nhau Ngoài ra còn gặp những lớp cát, sét bùn có lẫn vỏ sò, sạn laterit [14, 15]

Dựa theo kết quả khảo sát địa chất trong phạm vi độ sâu khoảng 30m trở lại của các công trình thủy lợi thuộc các tỉnh Long An, Tiền Giang, Hậu Giang, Bạc Liêu… có thể phân chia các lớp đất nền như sau:

- Lớp đất ở trên mặt: dày khoảng 0.5 – 1m gồm các loại đất sét hạt bụi đến hạt cát, có màu xám nhạt đến vàng xám

- Lớp sét hữu cơ: có chiều dày thay đổi từ 3 – 20m, chiều dày tăng dần về phía biển Lớp sét hữu cơ thường có màu xám đen, xám nhạt hay vàng nhạt Hàm lượng hạt sét chiếm 40 – 70% Hàm lượng hữu cơ thường 2 – 8% Đất rất ẩm, thường bão hòa nước, đất ở trạng thái dẻo chảy đến chảy Chỉ tiêu vật lý như sau:

 Độ ẩm tự nhiên W = 50 – 100%

 Giới hạn chảy WT = 50 – 100%

 Giới hạn dẻo WP = 20 – 70%

 Chỉ số dẻo Wn = 20 – 65%

 Tỉ số rỗng 0 = 1.2 – 3.0

 Dung trọng tự nhiên W = 1.35 – 1.65 g/cm3

 Dung trọng khô C = 0.64 – 0.95 g/cm3

- Lớp sét cát lẫn ít sạn, mảnh vụn laterit và vỏ sò hay lớp cát: lớp này dày khoảng 3 – 5m, thường nằm chuyển tiếp giữa lớp sét hữu cơ và lớp đất sét không hữu cơ

Bảng 1–1: Đặc trưng chống cắt của lớp sét hữu cơ (cắt nhanh không cố

- Lớp đất sét không hữu cơ: chiều sâu thay đổi 3–26m tùy theo vùng Càng gần ven biển, lớp sét càng nằm sâu cách mặt đất thiên nhiên Lớp sét có màu xám vàng hay vàng nhạt Chỉ tiêu vật lý như sau:

 Độ ẩm tự nhiên W = 25 – 55%

 Giới hạn chảy WT = 40 – 65%

 Giới hạn dẻo WP = 20 – 30%

 Chỉ số dẻo Wn = 17 – 45%

 Tỉ số rỗng 0 = 0.7 – 1.5

 Dung trọng tự nhiên W = 1.65 – 1.95 g/cm3

 Dung trọng khô C = 1.05 – 1.55 g/cm3

- Lớp sét hoàn toàn bão hòa nước, ở trạng thái dẻo cứng đến dẻo chảy, khả năng chịu tải tốt

Bảng 1–2: Đặc trưng chống cắt của lớp sét không hữu cơ (cắt nhanh

không cố kết –UU)

Độ sệt B 0-0.25 0.25-0.5 0.5-0.75 1.0-1.5 >1.0

Tỉ số rổng 0 0.75-1.0 0.85-1.2 0.85-1.2 1.4-4.0 1.2-1.5 Trị trung bình  (độ) 170 130 110 9030’ 8030’ Sai số quân phương  (độ) 2012’ 1045’ 30 1012’ 9045’ Trị trung bình của C (kG/cm2) 0.28 0.22 0.18 0.15 0.10 Sai số quân phương C (kG/cm2) 0.03 0.04 0.04 0.04 0.03

9

1.2.3 Đặc trưng cơ lý đất bùn ở Đồng bằng sông Cửu Long

Theo quan điểm địa chất công trình thì bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hay trong môi trường biển gồm các hạt rất mịn Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy biển, vũng vịnh, hồ hay các bãi bồi cửa sông Cường độ bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn

Theo tài liệu nghiên cứu khảo sát Nguyễn Văn Tài, sức chống cắt của bùn như số liệu ghi ở bảng 1-3, 1-4

Bảng 1–3: Đặc trưng chống cắt của các lớp bùn (theo sơ đồ cắt nhanh

không cố kết – UU)

Góc ma sát (trị trung bình)  (độ) 8030’ 70 50

Sai số quân phương  (độ) 0045’ 1015’ 1030’ Lực dính C (trị trung bình) (kG/cm2) 0.10 0.06 0.05 Sai số quân phương C (kG/cm2) 0.03 0.02 0.02

Bảng 1 – 4: Đặc trưng chống cắt của các lớp bùn (theo sơ đồ cố kết - cắt

14

 0.08 0.20

14.0



- Lớp bùn á sét

18 6

16

14 0



Theo tài liệu thống kê của Nguyễn Văn Thơ và Nguyễn Thanh đặc trưng

cơ lý đất bùn ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long theo sơ đồ cắt nhanh không cố kết – UU được ghi ở bảng 1-5

Độ ẩm W (%) 62.03 101.2 73 45 64.85 42 61.89 Dung trọng tự nhiên w

(T/m 3 ) 1.62 1.43 1.53 1.77 1.59 1.79 1.62 Dung trọng khô c (T/m 3 ) 1 0.71 0.88 1.22 0.96 1.26 1.00 Trọng lượng riêng (T/m 3 ) 2.64 2.64 2.63 2.7 2.69 2.70 2.66 Tỷ số rỗng  1.64 2.69 1.99 1.21 1.80 1.14 99.2 Độ bảo hòa G (%) 99.85 98.50 96.5 100 97.0 99.5 59.2

W T (%) 58.6 74.38 57.0 32.25 63.33 35.5 59.16

W p (%) 33.8 48.65 36.0 19.88 42.66 23.2 35.34

W n (%) 24.8 25.73 21.0 12.37 20.67 13.3 23.82 Độ sệt B 1.14 2.04 1.76 2.03 1.06 1.49 1.12

C (kG/cm 2 ) 0.11 0.04 0.12 0.04 0.07 0.05 0.08 a1-2 (cm 2 /kG) 0.105 0.203 0.14 0.097 0.14 0.069 0.118

Hệ số thấm K (cm/s) - - 2.210 -4 - 5.610 -6 - 0

11

1.3 Đặc điểm đất nền dọc các tuyến đê

Xét trong phạm vi ảnh hưởng của tải trọng đê (57m), đất nền thường gặp là các loại đất sét ở trạng thái dẻo cứng, dẻo mềm, dẻo chảy, chảy và các loại bùn sét, bùn á sét, bùn á cát, có chứa nhiều chất hữu cơ (xem phụ lục) Dọc ven biển có những dòng cát hẹp cao (37m)

Tùy theo khu vực thứ tự sắp xếp các lớp đất và độ bền cũng thay đổi: như dọc tuyến đê ngăn lũ Tân Thành – Lò Gạch ở Đồng Tháp Mười gặp các lớp sét dẻo cứng, nửa cứng có độ bền tương đối tốt tt = 100  120, ctt = 0.25  0.35 kG/cm2 và đồng thời cũng gặp lớp sét yếu có tt = 50, ctt = 0.11 kG/cm2 Dọc theo tuyến đê biển Bạc Liêu gặp các lớp sét chảy, bùn sét có tt = 20 30, ctt = 0.07 

0.09 kG/cm2

Theo thứ tự sắp xếp của các lớp đất khác nhau dưới đê, ta có thể chia thành các dạng đất chủ yếu sau: [14]

1.3.1 Dạng nền một lớp:

Toàn bộ chiều sâu 5  7m kể từ mặt đất tự nhiên chỉ có một lớp đất tương đối đồng nhất Được chia thành 2 dạng nhỏ 1a, 1b

- Dạng nền 1a:

Nền được cấu thành bởi đất dính (sét, á sét, á cát) ở trạng thái từ nửa cứng đến dẻo mềm (0 < B < 0.75) Nền đê có sức chịu tải tương đối tốt Thí dụ mặt cắt tại Cái Bát Mới trên kênh Tân Thành – Lò Gạch Trong phạm vi độ sâu

15 – 16m chỉ có sét màu nâu vàng – xám xanh, trạng thái nửa cứng (hình 1-3)

- Dạng nền 1b:

Nền được cấu thành bởi đất dính ở trạng thái dẻo chảy (B > 0.75) và các dạng đất bùn Nền đê có sức chịu tải kém Thí dụ mặt cắt địa chất công trình cống kênh số 9 – đê biển An Biên – An Minh (Kiên Giang) trong phạm vi 13 – 14m chỉ có lớp bùn (hình 1-4)

1.3.2 Dạng nền hai lớp:

Trong phạm vi độ sâu 5  7m dưới đáy đê đất nền gồm 2 lớp, được cấu thành bởi hai dạng 1a hay 1b, và tùy theo chiều dày tương đối giữa hai lớp mà độ bền của đất nền dạng hai lớp biến đổi trong phạm vi đặc điểm của đất nền dạng 1a đến dạng 1b

- Dạng 2a: Khi lớp dạng nền1a nằm trên lớp dạng nền 1b (hình 1-5)

- Dạng 2b: Khi lớp dạng nền 1b nằm trên lớp dạng nền 1a (hình 1-6)

Hình 1-4:

14

Hình 1-5

Hình 1-6:

1.3.3 Dạng nền hỗn hợp: (hình 1-7)

Đất nền đê chủ yếu là dạng 1 hay dạng 2, và có xen kẹp những lớp cát mỏng hay thấu kính cát Tùy theo tỷ lệ của lớp cát, độ bền của nền được cải thiện tốt hơn Do đặc điểm công trình đê trải dài trên diện rộng nên đất nền dưới đê có thể gặp đủ loại đất nói trên Ngoài ra tùy theo từng vùng đất nền còn bị nhiễm phèn, nhiễm mặn ở những mức độ khác nhau

1.4 Đặc điểm của vật liệu đất đắp đê–khả năng đầm nén đất trong thân đê

1.4.1 Đặc điểm của vật liệu đất đắp đê

Do khối lượng đất đắp đê lớn, điều kiện vận chuyển khó khăn nên việc sử dụng đất tốt để đắp phải vận chuyển đi xa rất tốn kém Mặt khác, nếu sử dụng đất tốt để đắp trên nền đất yếu thì cũng không giảm tiết diện ngang của đê Điều kiện khả thi là sử dụng đất tại chỗ đê đắp đê

Đất đắp đê khai thác dọc các tuyến đê, nên các dạng đất nền khác nhau có ảnh hưởng đến chất lượng khối đất đắp trong đê Các nền đất dạng 1a, 2a thuận lợi cho việc thi công và có nhiều khả năng nâng cao chất lượng khối đất đắp trong thân đê Các dạng nền 1b, 2b gây khó khăn hơn Nói chung, đất dính khai thác dọc tuyến đê trừ các loại bùn đều có thể dùng để đắp đê Dung trọng khô của đất tùy thuộc vào kỹ thuật thi công

1.4.2 Phương pháp thi công đắp đê ở Đồng bằng sông Cửu Long

a Đào kênh mới, sử dụng đất đào để đắp đê

Dùng phương tiện thi công là xáng cạp, máy đào hoặc đào thủ công vận chuyển đất đắp đê (hình 1-8)

b Nạo vét và đào mở rộng các kênh để đắp đê

- Đối với tuyến đê hẹp, cần đào mở rộng nhiều về phía gần đê thì đào phần mở rộng để lấy đất đắp đê trước, giữa kênh cũ và phần mới đào mở rộng chừa lại bờ đất không cho nước từ kênh chảy vào rãnh đào Sau đó đào mở rộng kết hợp với nạo vét đê

- Nếu tuyến đê ở xa tuyến kênh, giữa đê và kênh có khoảng đất trống, thì nên đào bãi đất cạn đắp trước Sau đó nạo vét đào mở rộng kênh để đắp trả lại hố đào

- Trường hợp nạo vét và mở rộng hai bên kênh bằng xáng thổi, đất có dạng bùn Cần phải tập trung dung dịch đất-nước vào “bể lắng”, có biện pháp để nước thoát, đất cố kết rồi tiến hành đắp đê

18

Hình 1-8: Các dạng đào đất đắp đê ở ĐBSCL

THI CÔNG ĐÊ BẰNG XÁNG CẠP

THI CÔNG ĐÊ BẰNG XÁNG THỔI

THI CÔNG ĐÊ KẾT HỢP XÁNG CẠP- KOBE

c Đào đất ở các bãi vật liệu vận chuyển đến tuyến đê để đắp:

Thường dùng máy đào, gàu thuận (có khi kết hợp cả thủ công ) và ô tô tự đổ vận chuyển đất đến đê để đắp Đất được san ủi và đầm nén theo từng lớp Vì đất có độ ẩm tự nhiên lớn, nên không thể dùng máy đầm loại nặng Dung trọng của đất đầm nén được không lớn

1.4.3 Khả năng đầm nén đất ở thân đê trong điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long [14,15]

Đất đào đắp đê bằng các máy đào trong điều kiện ngập nước, thi công trong điều kiện như trên thì dung trọng khô (C) của đất đắp trong đê chỉ đạt được xấp xỉ dung trọng khô tự nhiên (Ctn) của đất ở hố đào

C = Ctn , (1-1) Theo kết quả nghiên cứu của Viện Khoa Học Thủy Lợi Miền Nam, các tuyến đê đắp trên cạn, có đầm nén trong điều kiện đất có độ ẩm cao chọn hệ số đầm nén K = 0.9 là phù hợp, hay dung trọng khô của khối đất đắp tính theo công thức:

C = 0.9cmax , (1–2) Trong đó:

cmax: dung trọng khô lớn nhất xác định bằng thí nghiệm đầm nện Proctor với các loại đất dùng để đắp đê

Vì tuyến đê đắp qua nhiều vùng có đất nền và đất đắp khác nhau, nên thí nghiệm đầm nện Proctor cần thực hiện theo từng đoạn đê có nền đất khác nhau

Trong trường hợp tuyến đê phải đắp qua kênh rạch sâu, đất được đắp trực tiếp vào dòng nước, dung trọng khô của khối đất đắp sẽ đạt được như trong điều kiện đắp đập ngăn mặn:

- Nếu dùng vật liệu ở trạng thái chảy đổ trực tiếp vào dòng sông thì dung trọng khô của khối đất chỉ đạt được dung trọng khô của đất ứng với trạng thái chảy

C =

T

W c

20

T

tn c c

 : dung trọng khô tự nhiên ở bãi vật liệu

KT: hệ số xới tơi đất do đào và vận chuyển

- Đối với đất ở trạng thái chảy KT =1,0

- Đối với đất ở trạng thái cứng đến dẻo KT =1,1 – 1,2 Đối với đất nén ở Đồng bằng sông Cửu Long: cmax = 1.55 – 1.65 T/m3

T

W c

 = 1.0 – 1.1 T/m3

Phần II

NGHIÊN CỨU ĐI SÂU

& PHÁT TRIỂN

Đối với đất rời: f =  tg , (2-1)

Đối với đất dính: f =  tg + C , (2-2)

Trong đó  -ứng suất pháp tác dụng lên mặt trượt

, C – góc nội ma sát và lực dính của đất

2.1.2 Theo Giáo sư N.N Mác-slốp:

Đối với đất dính, sức chống cắt của đất phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái độ chặt – độ ẩm của nó, nên giáo sư NN Mác-slốp đã đề nghị công thức:

2.1.3 Theo Terzaghi: nếu tác dụng lên đất ứng suất tổng  thì một phần sẽ truyền lên cốt hạt ’ và một phần truyền lên nước là u (áp lực nước lỗ rỗng) Áp suất có hiệu ’ =  - u, và biểu thức sức chống cắt của đất được viết là:

’ = ( - u)tg’ + C’ , (2-4)

’, C’ là góc nội ma sát và lực dính của đất khi  = ’ (tức là khi áp lực nước lỗ rỗng u = 0)

2.2 Các phương pháp thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất

Chọn đúng những chỉ tiêu sức chống cắt của đất có ý nghĩa quan trọng nhất đối với thực tế, vì nó quyết định độ chính xác của việc tính toán công trình về xác định tải trọng giới hạn trên đất, độ ổn định của khối đất và áp lực đất lên vật chắn

Trong thực tế xây dựng, xác định bằng thực nghiệm sức chống cắt của đất có thể được tiến hành theo nhiều phương pháp khác nhau:

 Ở trong phòng thí nghiệm:

- Cắt trực tiếp trên máy cắt phẳng;

- Cắt gián tiếp trên máy nén 3 trục;

- Nén đơn (nén một trục cho phép nở hông);

- Cắt với dụng cụ cắt cánh;

- Nén bằng dụng cụ nén quả cầu cỡ nhỏ (viên bi);

 Ở ngoài hiện trường:

- Cắt cánh với thiết bị lớn có độ khoan sâu;

- Xuyên tĩnh và xuyên động;

- Nén với bàn nén mặt cầu cỡ lớn;

- Cắt theo mặt trượt, ép lún v.v…

Trong phần này chỉ giới thiệu tóm tắt các thí nghiệm cắt trực tiếp, nén 3 trục, nén đơn thường dùng trong phòng thí nghiệm và phương pháp xuyên tĩnh với dụng cụ xuyên hình chóp do phòng nghiên cứu Địa Kỹ Thuật viện KHTL miền Nam chế tạo để xác định sức chống cắt của đất dính mềm yếu ở trong phòng thí nghiệm [17]

2.2.1 Thí nghiệm cắt trực tiếp (thí nghiệm cắt phẳng)

Bộ phận chủ yếu của máy cắt phẳng là hộp cắt; hộp gồm thớt trên và thớt dưới có thể trượt lên nhau, thớt dưới di động trên một dãy bi còn thớt trên thì tì vào lực kế Lực ngang được tác động bằng cách dùng piston đẩy cho thớt dưới trượt đi Kiểu cấu tạo này cho phép thí nghiệm cắt đất với những tốc độ biến dạng cắt xác định Một kiểu khác là giữ thớt dưới cố định còn lực ngang là những quả cân tác động lên thớt qua một hệ thống ròng rọc, cơ cấu này cho phép thí nghiệm cắt với những cấp lực cắt xác định (hình 2-1)

Cách thức thí nghiệm: gia tải trọng nén với áp lực  lên mẫu đất sau đó tác dụng lực ngang T và tăng dần T cho đến khi mẫu đất bị cắt Đối với mỗi mẫu đất thường dùng ít nhất 3 viên (3 dao vòng đất) để thí nghiệm cắt dưới 3 cấp áp lực khác nhau 1, 2, 3 và xác định được 3 giá trị sức chống cắt tương ứng là 1,

2, 3

Dựa theo các cặp kết quả thí nghiệm tương ứng i – i người ta vẽ biểu đồ quan hệ  = f(), (hình 2-2) Biểu đồ đó có quan hệ đường thẳng Đối với đất rời, đường quan hệ đó đi qua gốc tọa độ O, góc tạo bởi đường đồ thị với trục hoành chính là góc ma sát trong  Phương trình đường thẳng là:  = .tg

Tuy vậy, thí nghiệm này có những thuận lợi là:

 Thiết bị đơn giản, thao tác dễ dàng;

 Kinh tế, rẻ, tiện

Hiện nay thí nghiệm cắt trực tiếp vẫn được sử dụng rộng rãi ở tất cả các nước

26

2.2.2 Thí nghiệm cắt đất trên máy nén 3 trục

Bộ phận chính của máy nén ba trục là một bình áp lực kín; Áp lực thẳng đứng dọc trục 1 được tạo ra bởi piston; Áp lực theo hai phương nằm ngang 2 =

3 là áp lực thủy tĩnh của dịch thể bơm ép vào trong bình Ở đáy mẫu có đường dẫn nước lỗ rỗng theo một ống đo được áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình thí nghiệm (hình 2–3)

Cách thức thí nghiệm: mẫu đất được bọc trong một màng cao su hình trụ (đường kính đúng bằng đường kính mẫu), rất mỏng (xem như không ảnh hưởng

gì tới ứng suất và biến dạng của mẫu đất), rất kín (giữ cho mẫu đất hoàn toàn không tiếp xúc với dịch thể – thường là nước – bơm vào bình) nhưng nước lỗ rỗng của mẫu đất thì tự do thoát theo đường dẫn Khi mẫu đã được lắp đặt trong bình rồi thì gia tải lên mẫu Hiển nhiên là nếu áp lực nén đứng bằng áp lực nén ngang 1 = 3 (hoặc 1 xấp xỉ 3) thì mẫu đất chỉ bị nén ép, giảm thể tích mà không bị phá hỏng Thực nghiệm chứng tỏ rằng mẫu đất bị phá hỏng khi tỉ số

1/3 là lớn

Kết quả thí nghiệm nén ba trục: với mỗi mẫu đất, ta xác định được một cặp ứng suất (1, 3) ứng với trạng thái phá hỏng; làm thí nghiệm với một loạt (từ ba đến năm mẫu đất) ta có một dãy những cặp ứng suất phá hỏng (1, 3)1, (1,3)2, (1, 3)3 … Mỗi trạng thái ứng suất phá hỏng này được biểu thị bằng một vòng Mohr ứng suất trên đồ thị (hình 2-4) Đường bao phía trên của những vòng tròn (trạng thái ứng suất giới hạn) này chính là đường biểu diễn sức chống cắt giới hạn của đất Trên máy nén ba trục ta hoàn toàn có thể thực hiện thí nghiệm cắt đất theo ba trường hợp đặc trưng: cắt chậm, cắt nhanh và cắt cố kết; hơn nữa

ta còn có thể đo lường được áp lực nước lỗ rỗng

Nhận xét về thí nghiệm nén ba trục: để xác định sức chống cắt của đất thì thí nghiệm nén ba trục rõ ràng là tốt hơn thí nghiệm cắt trực tiếp:

 Đất bị cắt theo mặt yếu nhất (chứ không phải theo mặt quy định trước) như vậy phù hợp với thực tế hơn;

 Có thể thực hiện được đúng các sơ đồ cắt khác nhau và có thể đo được áp lực nước lỗ rỗng

Nhược điểm của thí nghiệm này là:

 Thiết bị phức tạp (máy nén ba trục đắt tiền hơn máy cắt phẳng đến hàng chục lần), thao tác khó khăn, nhân viên kỹ thuật phải có tay nghề cao;

 Khối lượng mẫu đất đòi hỏi nhiều hơn;

 Đắt tiền hơn rất nhiều so với thí nghiệm cắt trực tiếp

Thí nghiệm nén ba trục được dùng cho công việc nghiên cứu còn công nghiệp xây dựng thì chỉ dùng cho những công trình đặc biệt đòi hỏi khảo sát rất sâu về tính chất của đất

Cũng cần nói thêm rằng, thí nghiệm nén ba trục là một thí nghiệm có tính

đa năng cao, nó cũng dùng để thí nghiệm xác định các đặc trưng biến dạng của đất

2.2.3 Xác định sức chống cắt bằng nén đơn (không giới hạn hông)

Thí nghiệm này chỉ có thể thực hiện được đối với đất dính dẻo quánh và cứng, được cắt gọt thành những mẫu hình trụ hoặc lăng trụ Thường thì thí nghiệm với mẫu đất hình trụ có chiều cao gấp 1.5 – 2 lần đường kính

Khi thí nghiệm, mẫu chịu nén đơn giản một trục, tải trọng nén được tăng cho tới khi xảy ra sự phá hoại giòn hoặc xuất hiện biến dạng của mẫu tăng mạnh Giá trị của tải trọng phá hoại trên một đơn vị diện tích mặt cắt ngang của mẫu đất xem như áp suất phân bổ đều 1, còn được gọi là sức chịu nén đơn qu :

1 = qu =

F P

Trong đó P – tải trọng khi phá hoại;

F – diện tích mặt cắt ngang của mẫu

Đường cong ứng suất giới hạn khi nén đơn được biểu diễn trên hình 2–5

Ta có: max =

2 2

Tác giả đã sử dụng thiết bị này để xác định sức chống cắt của đất dính mềm yếu dùng tính sức chịu tải giới hạn ở nền đê Đồng bằng sông Cửu Long Kết quả thí nghiệm tính toán tương đối phù hợp với các phương pháp thí nghiệm khác [17], sẽ được trình bày tỉ mỉ trong mục 2-6

28

2.3 Các sơ đồ thí nghiệm cắt

Sức chống cắt của đất, nhất là đất dính, thay đổi rất nhiều theo trạng thái độ ẩm – độ chặt của mẫu thí nghiệm Tùy theo điều kiện tác dụng của tải trọng và điều kiện thoát nước khi thí nghiệm, nhiều nhà khoa học đã đề nghị nhiều sơ đồ thí nghiệm cắt đất khác nhau

2.3.1 Phương pháp cắt các mẫu đất có cùng độ chặt (theo đề nghị của giáo sư Nhi – chi – pô – rô – vích)

Xuất phát từ đặc điểm biến thiên độ rỗng của mẫu đất trên nhánh nở sau khi gỡ tải rất ít, nên dùng một loạt mẫu cho nén trước đến cùng một áp lực P, sau đó gỡ tải và tiến hành thí nghiệm cắt với các cấp áp lực thẳng đứng nhỏ hơn áp lực P đã nén trước Sức chống cắt thu được ứng với độ kẽ rỗng e = const dưới áp lực nén P Sơ đồ cắt này có thể phù hợp với đất đắp được đầm nén dưới áp lực lớn, không phù hợp với đất nền thiên nhiên vì trạng thái ban đầu của đất đã thay đổi dưới áp lực nén P

2.3.2 Phương pháp cắt theo độ ẩm - độ chặt (theo đề nghị của giáo sư

NN Mác - slốp)

Giáo sư NN Mác – slốp đề nghị cắt một loạt mẫu trong cùng một lớp đất có độ ẩm (W) khác nhau, và thiết lập biểu đồ quan hệ giữa góc ma sát trong (W) và lực dính (CW) theo độ ẩm của mẫu sau khi thí nghiệm

W = f1(W) và CW = f2(W) , (hình 2–6)

Phương pháp này cho phép xác định sức chống cắt (W, CW) ở trạng thái độ ẩm – độ chặt khác nhau tùy thuộc điều kiện làm việc của đất ở trong công trình Nhược điểm của phương pháp này là cần nhiều mẫu thí nghiệm

2.3.3 Cắt theo điều kiện tác dụng của tải trọng và điều kiện thoát nước của mẫu (theo đề nghị của Casagrande)

Theo Casagrande, thí nghiệm cắt đất có thể thực hiện theo ba sơ đồ sau đây:

 Cắt nhanh [được ký hiệu là sơ đồ UU*]: ngay sau khi gia tải thẳng đứng ta tác dụng lực cắt, lực này cũng tăng nhanh sau 1  2 phút là mẫu đất hoàn toàn bị cắt Như vậy cả dưới ảnh hưởng của áp lực nén, cả dưới ảnh hưởng của lực cắt, nước đều không kịp thoát Các thông số sức chống cắt trong trường hợp này được ký hiệu U, CU

 Cắt nhanh cố kết [được ký hiệu là sơ đồ CU*]: mẫu đất ổn định dưới áp lực nén mới tác dụng lực cắt, nhưng lực cắt thì tăng nhanh Trong trường hợp này áp lực nước lỗ rỗng đã kịp tiêu tán dưới ảnh hưởng của tải trọng nén nhưng chưa kịp tiêu tán dưới ảnh hưởng của lực cắt Các thông số sức chống cắt ký hiệu là CU, CCU

 Cắt chậm [được ký hiệu là sơ đồ CD*]: gia tải thẳng đứng rồi đợi cho mẫu đất lún xong mới tác dụng lực cắt, lực này tăng rất chậm Như vậy cả dưới ảnh hưởng của áp lực nén, cả dưới ảnh hưởng của lực cắt áp lực nước lỗ rỗng đều đã tiêu tán xong Các thông số sức chống cắt trong trường hợp này thường ký hiệu ’, C’, (CD, CCD )

(Các chữ cái viết tắt theo tiếng Anh: C – consolidation; D – drained; U – undrained và unconsolidation, ghép các chữ C, D, U để chỉ các sơ đồ khác nhau)

Thí nghiệm cắt chậm mất nhiều thời gian hơn nên chậm, như ta đã biết đối với đất sét phải mất đến 2 – 3 tuần lễ Thí nghiệm cắt nhanh thì thao tác khó, phải bọc đất trong một màng mỏng kín để nước không thoát đi Việc thí nghiệm cắt trong các phòng thí nghiệm không theo một quy trình chặt chẽ sẽ cho ta những thông số sức chống cắt không rõ là thuộc vào trường hợp nào và không áp dụng được cho một sơ đồ tính toán mà ta muốn chọn lựa

2.4 Chọn sơ đồ thí nghiệm sức chống cắt phục vụ tính toán ổn định đê trên nền đất yếu Đồng bằng sông Cửu Long

Độ bền chống cắt của đất dính theo tiêu chuẩn phá hoại Mohr – Coulomb trong trường hợp ứng suất tổng được viết theo công thức (2–2):

f =  tg + C Trong trường hợp ứng suất hữu hiệu thì tiêu chuẩn Mohr – Coulomb cho đất bão hòa nước được viết theo công thức (2–4):

’ = (-u) tg’ + C’