Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ chống cắt đất không bão hòa đến sự ổn định đập đất

Nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số đặc trưng cường độ chống cắt của đất không bão hòa ...49 3.1... + Nghiên cứu đi sâu về lý thuyết và các phương pháp xác định các thông số của

Luận án tiến sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Trịnh Minh Thụ

2 GS Nguyễn Công Mẫn

Hà Nội, 2013

lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu khoa häc do chÝnh t«i thùc hiÖn C¸c kÕt qu¶, sè liÖu nªu trong luËn ¸n lµ trung thùc vµ ch−a ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c

T¸c gi¶ luËn ¸n

NguyÔn ThÞ Ngäc H−¬ng

lời cảm ơn

Luận án “Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ chống cắt đất không bão hòa

đến sự ổn định đập đất” được thực hiện từ tháng 11 năm 2008 và hoàn thành vào tháng 08 năm 2013

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo PGS.TS Trịnh Minh Thụ và thầy giáo GS Nguyễn Công Mẫn đã quan tâm giúp đỡ, tận tình hướng dẫn và cung cấp tài liệu tham khảo giúp tác giả có được những kiến thức phục vụ cho việc hoàn thành luận án này

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Địa kỹ thuật, khoa Công trình, phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, các nhà khoa học từ các đơn vị trong và ngoài trường, đã có những đóng góp, giúp đỡ quý báu cho tác giả trong quá trình nghiên cứu

Tác giả xin cảm ơn bộ môn Địa kỹ thuật, phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật đã tạo điều kiện và bố trí thời gian để tác giả hoàn thành luận án nghiên cứu

Cuối cùng, tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên, khuyến khích, giúp đỡ tác giả rất nhiều trong quá trình thực hiện luận án

Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2013

Tác giả

Nguyễn Thị Ngọc Hương

Mục lục

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng biểu ix

Danh mục các hình vẽ, đồ thị x

Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt xvii

Mở đầu 1

I Tính cấp thiết của đề tài 1

II Mục đích nghiên cứu 3

III Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3

IV Nội dung nghiên cứu 4

V Phương pháp nghiên cứu 5

VI ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 5

VII Những đóng góp mới của luận án 6

VIII Bố cục của luận án 7

Chương 1 Tổng quan các nghiên cứu về đập đất và đất không bão hòa 8

1.1 Tổng quan về đập đất 8

1.1.1 Khái quát chung về đập đất 8

1.1.2 Các vấn đề về mất ổn định mái đất 9

1.2 Tổng quan về môi trường đất bão hòa, không bão hoà 12

1.3 Tình hình nghiên cứu các đặc trưng cơ lý đất không bão hoà trên thế giới và ở Việt Nam 15

1.3.1 Tình hình nghiên cứu các đặc trưng cơ lý đất không bão hòa trên thế giới

15

1.3.2 Tổng quan các nghiên cứu về cường độ chống cắt của đất 17

1.3.3 Tình hình nghiên cứu các đặc trưng cơ lý đất không bão hòa nói chung và cường độ chống cắt của đất không bão hòa nói riêng ở nước ta 19

1.4 Kết luận chương 1 21

Chương 2 Cơ sở lý thuyết đất không bão hòa 22

2.1 Các biến trạng thái ứng suất trong môi trường đất 22

2.2 Đường cong đặc trưng đất - nước 24

2.3 Cường độ chống cắt của đất không bão hoà 31

2.3.1 Phương trình cường độ chống cắt của đất bão hòa 31

2.3.2 Phương trình cường độ chống cắt của đất không bão hòa 32

2.4 Phương pháp phân tích thấm trong môi trường bão hòa, không bão hòa 43

2.5 Phương pháp phân tích ổn định mái dốc 44

2.6 Kết luận chương 2 47

Chương 3 Nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số đặc trưng cường độ chống cắt của đất không bão hòa 49

3.1 Tính chất cơ bản của đất dùng trong thí nghiệm 49

3.2 Thí nghiệm xác định đường cong đặc trưng đất - nước 51

3.2.1 Thiết bị thí nghiệm xác định đường cong đặc trưng đất – nước 51

3.2.2 Chuẩn bị mẫu 51

3.2.3 Bão hoà mẫu và đĩa gốm 52

3.2.4 Thí nghiệm xác định đường cong đặc trưng đất - nước 54

3.2.5 Kết quả thí nghiệm 55

3.2.6 Tính toán hệ số thấm từ đường cong đặc trưng đất - nước 57

3.2.6.1 Tính toán đường cong SWCC bằng phương trình của Fredlund và Xing (1994) 57

3.2.6.2 Xác định hệ số thấm của đất từ SWCC 60

3.3 Xác định cường độ chống cắt của đất không bão hòa bằng thí nghiệm cắt trực tiếp 63

3.3.1 Thiết bị thí nghiệm cắt trực tiếp 63

3.3.2 Qui trình thí nghiệm 63

3.3.3 Chương trình thí nghiệm 64

3.3.4 Kết quả thí nghiệm 65

3.3.4.1 Kết quả thí nghiệm cho mẫu đầm nén Khe Cát 65

3.3.4.2 Kết quả thí nghiệm cho mẫu đầm nén Sông Sắt 2 68

3.3.4.3 Kết quả thí nghiệm cho mẫu đầm nén Sông Sắt 3 70

3.4 Xác định cường độ chống cắt của đất không bão hòa bằng thí nghiệm nén ba trục 72

3.4.1 Thiết bị ba trục cải tiến để thí nghiệm đất không bão hòa 73

3.4.2 Qui trình thí nghiệm 77

3.4.3 Chương trình thí nghiệm 82

3.4.4 Kết quả thí nghiệm nén ba trục cố kết thoát nước (CD) 83

3.4.4.1 Kết quả thí nghiệm cho mẫu đầm nén Khe Cát 83

3.4.4.1.1 Các đặc tính cường độ chống cắt của các mẫu đất thí nghiệm 83 3.4.4.1.2 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng 86

3.4.4.1.3 Các đường ứng suất trong thí nghiệm CD mẫu Khe Cát 90

3.4.4.2 Kết quả thí nghiệm cho mẫu đầm nén Sông Sắt 3 92

3.4.4.2.1 Các đặc tính cường độ chống cắt của các mẫu đất thí nghiệm 92

3.4.4.2.2 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng 94

3.4.4.2.3 Các đường ứng suất trong thí nghiệm CD mẫu Sông Sắt 98

3.4.5 Kết quả thí nghiệm nén ba trục với độ ẩm không đổi (CW) 100

3.4.5.1 Các đặc tính cường độ chống cắt của các mẫu đất thí nghiệm 100

3.4.5.2 áp lực nước lỗ rỗng dư 102

3.4.5.3 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng 104

3.4.5.4 Các đường ứng suất trong thí nghiệm CW mẫu Sông Sắt 109

3.5 Phân tích kết quả thí nghiệm 110

3.5.1 So sánh các kết quả thí nghiệm 110

3.5.2 So sánh giữa kết quả thí nghiệm với kết quả tính từ công thức thực nghiệm được đề xuất bởi Fredlund và Vanapalli, 1996 113

3.6 Kết luận chương 3 118

Chương 4 ứng dụng kết quả nghiên cứu tính toán cho một số mái dốc ở Việt Nam .121

4.1 Giới thiệu chung về công trình 121

4.1.1 Công trình hồ chứa nước Sông Sắt 121

4.1.2 Công trình hồ chứa nước Khe Cát 122

4.1.3 Mái dốc tự nhiên ở Yên Bái 122

4.2 Giới thiệu phần mềm ứng dụng 123

4.3 Phân tích ổn định mái đập đất công trình Sông Sắt 124

4.3.1 Tính toán thấm 125

4.3.2 Phân tích ổn định mái dốc 126

4.3.2.1 Phân tích ổn định theo phương pháp giả thiết không xét đến b 126

4.3.2.2 Phân tích ổn định theo phương pháp giả thiết b = 1/2 ’ 127

4.3.2.3 Phân tích ổn định theo phương pháp lực dính toàn phần 127

4.4 Phân tích ổn định mái đập đất công trình Khe Cát 128

4.4.1 Tính toán thấm 130

4.4.2 Phân tích ổn định mái dốc 130

4.4.2.1 Phân tích ổn định theo phương pháp giả thiết không xét đến b 131

4.4.2.2 Phân tích ổn định theo phương pháp giả thiết b = 1/2 ’ 131

4.4.2.3 Phân tích ổn định theo phương pháp lực dính toàn phần 131

4.5 Phân tích ổn định mái dốc tự nhiên ở Yên Bái 132

4.5.1 Tính toán thấm 133

4.5.2 Phân tích ổn định mái dốc 134

4.5.2.1 Phân tích ổn định theo phương pháp giả thiết không xét đến b 134

4.5.2.2 Phân tích ổn định theo phương pháp giả thiết b = 1/2 ’ 134

4.5.2.3 Phân tích ổn định theo phương pháp lực dính toàn phần 135

4.6 Phân tích kết quả tính toán ổn định mái đất công trình thực tế 135

4.6.1 Phân tích kết quả tính toán công trình Sông Sắt 135

4.6.2 Phân tích kết quả tính toán công trình Khe Cát 137

4.6.3 Phân tích kết quả tính toán mái dốc tự nhiên ở Yên Bái 138

4.7 Kết luận chương 4 140

Kết luận và kiến nghị 141

I Kết luận 141

II Tồn tại và kiến nghị 143

Danh mục công trình khoa học đã công bố 144

Tài liệu tham khảo 145

Phụ lục 152

Phụ lục I Hiệu chuẩn các thiết bị đo lực và đo áp lực nước lỗ rỗng trong luận

án 153

Phụ lục II Kết quả thí nghiệm xác định đường cong đặc trưng đất - nước cho các mẫu đất thí nghiệm 157

Phụ lục III Kết quả phân tích hệ số thấm và cường độ chống cắt của các mẫu đất thí nghiệm gián tiếp từ đường cong đặc trưng đất - nước 163

Phụ lục IV Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng lập từ các kết quả thí nghiệm theo các phương pháp thí nghiệm khác nhau 191

Phụ lục V Kết quả phân tích ổn định mái dốc bằng bộ phần mềm GeoStudio 2004 197

danh mục các bảng biểu

Bảng 3.1a Tính chất cơ lý của các mẫu vật liệu đầm nén 50

Bảng 3.1b Tính chất cơ lý của các mẫu đất nguyên dạng tại Yên Bái 50

Bảng 3.2a Tính chất cơ lý của các mẫu đất chế bị 53

Bảng 3.2b Tính chất cơ lý của các mẫu đất nguyên dạng Yên Bái 53

Bảng 3.3 Chương trình các thí nghiệm cắt trực tiếp 65

Bảng 3.4 Chương trình các thí nghiệm nén ba trục cố kết thoát nước+khí (CD) 83

Bảng 3.5 Chương trình các thí nghiệm nén ba trục độ ẩm không đổi (CW) 83

Bảng 3.6 So sánh các thông số cường độ chống cắt hiệu quả 113

Bảng 4.1 Các chỉ tiêu cơ lý dùng trong mô hình tính 125

Bảng 4.2 Các chỉ tiêu cơ lý dùng trong mô hình tính 129

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu cơ lý dùng trong mô hình tính 133

Bảng 4.4 Kết quả tính toán ổn định mái dốc theo 3 phương pháp 136

Bảng 4.5 Kết quả tính toán ổn định mái dốc theo 3 phương pháp 137

Bảng 4.6 Kết quả tính toán ổn định mái dốc theo 3 phương pháp 139

danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 1.1 Phân loại đập đất theo cấu tạo thân đập 9

Hình 1.2 Các dạng mặt phá hoại: a) mặt phẳng; b) cung tròn; c) không theo quy tắc; d) hỗn hợp 11

Hình 1.3 Sơ đồ pha chính xác và đơn giản hoá của đất không bão hoà a) Hệ đất không bão hoà bốn pha chính xác; b) Sơ đồ 3 pha đơn giản hoá 13

Hình 1.4 Mặt cắt phân bố áp lực lỗ rỗng trong vùng đất không bão hoà (Fredlund và Rahardjo, 1993) 14

Hình 2.1 Các biến trạng thái ứng suất cho đất không bão hòa 24

Hình 2.2 Đường cong đặc trưng đất - nước (Fredlund và Xing, 1994) 25

Hình 2.3 Đường bao phá hoại Mohr-Coulomb cho đất bão hòa 32

Hình 2.4 Sơ đồ giải thích về lực hút dính - matric suction (N.C.Mẫn, 1999) 34

Hình 2.5 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng cho đất không bão hòa (theo Fredlund và Rahardjo, 1993) 36

Hình 2.6 Đường bao phá hoại của thí nghiệm cắt cố kết thoát nước trên các mẫu đất nguồn gốc băng tích (Gan và nnk 1988) 38

Hình 2.7 Các kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp ở sét xám Madrid, có kiểm soát lực hút dính (theo Escario và Saez, 1986) 39

Hình 2.8 Tính phi tuyến trong mặt bao phá hoại theo lực hút dính cho mẫu đất sét Dhanauri đầm nện có khối lượng đơn vị thấp (theo Satija, 1978) 40

Hình 2.9 Tính phi tuyến trong mặt bao phá hoại theo lực hút dính cho mẫu đất sét Dhanauri đầm nện có khối lượng đơn vị cao (theo Satija, 1978) 41

Hình 2.10 Mối liên hệ giữa tham số hiệu chỉnh, , và chỉ số dẻo, Ip (Vanapalli và Fredlund, 2001) 42

Hình 3.1 Bình chiết suất xác định SWCC 51

Hình 3.2 Thiết bị bình chiết tấm áp suất 52

Hình 3.3a Xác định SWCC bằng thực nghiệm cho các mẫu đầm nén 56

Hình 3.3b Xác định SWCC bằng thực nghiệm cho các mẫu nguyên dạng 56

Hình 3.4 Đường cong đặc trưng đất - nước của mẫu đất đầm nén Khe Cát 58

Hình 3.5 Đường cong đặc trưng đất - nước của mẫu đất đầm nén Sông Sắt 1 58

Hình 3.6 Đường cong đặc trưng đất - nước của mẫu đất đầm nén Sông Sắt 2 59

Hình 3.7 Đường cong đặc trưng đất - nước của mẫu đất đầm nén Sông Sắt 3 59

Hình 3.8 Quan hệ giữa hệ số thấm và lực hút dính của mẫu đầm nén Khe Cát 61

Hình 3.9 Quan hệ giữa hệ số thấm và lực hút dính của mẫu đầm nén Sông Sắt 1 61

Hình 3.10 Quan hệ giữa hệ số thấm và lực hút dính của mẫu đầm nén Sông Sắt 2 62 Hình 3.11 Quan hệ giữa hệ số thấm và lực hút dính của mẫu đầm nén Sông Sắt 3 62 Hình 3.12 Sơ đồ thiết bị cắt trực tiếp 63

Hình 3.13 Thiết bị cắt trực tiếp trong phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật, trường Đại học Thủy lợi 63

Hình 3.14 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng lập từ các kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu đầm nén Khe Cát 65

Hình 3.15 Quan hệ giữa cường độ chống cắt và ứng suất pháp thực của mẫu đầm nén Khe Cát từ thí nghiệm cắt trực tiếp ứng với các lực hút dính khác nhau 66

Hình 3.16 Quan hệ giữa cường độ chống cắt và lực hút dính của mẫu đầm nén Khe Cát tại ứng suất pháp thực bằng 0 kPa 67

Hình 3.17 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng lập từ các kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu đầm nén Sông Sắt 2 68

Hình 3.18 Quan hệ giữa cường độ chống cắt và ứng suất pháp thực của mẫu đầm nén Sông Sắt 2 từ thí nghiệm cắt trực tiếp ứng với các lực hút dính khác nhau 69

Hình 3.19 Quan hệ giữa ứng suất cắt và lực hút dính của mẫu đầm nén Sông Sắt 2

xác định từ thí nghiệm cắt trực tiếp tại ứng suất pháp thực bằng 0 kPa 70

Hình 3.20 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng lập từ các kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu đầm nén Sông Sắt 3 71

Hình 3.21 Quan hệ giữa cường độ chống cắt và ứng suất pháp thực của mẫu đầm nén Sông Sắt 3 từ thí nghiệm cắt trực tiếp ứng với các lực hút dính khác nhau 71

Hình 3.22 Quan hệ giữa cường độ chống cắt và lực hút dính của mẫu đầm nén Sông Sắt 3 xác định từ thí nghiệm cắt trực tiếp tại ứng suất pháp thực bằng 0 kPa 72

Hình 3.23 Buồng ba trục cải tiến để thí nghiệm đất không bão hòa (theo Fredlund và Rahardjo, 1993) 74

Hình 3.24 Sơ đồ bảng điều khiển và bố trí hệ đường ống cho máy ba trục cải tiến.74 Hình 3.25 Tấm đáy ba trục để thí nghiệm đất không bão hòa a) Mặt bằng tấm đáy với các lỗ thoát; b) Mặt cắt ngang tấm đáy với đĩa tiếp nhận khí cao áp 75

Hình 3.26 Hệ thống máy ba trục cải tiến dùng trong phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật, trường Đại học Thủy lợi 76

Hình 3.27 Ngăn chứa nước có các rãnh hình vòng tròn ở phần đầu của chân đế buồng ba trục và đĩa áp lực khí cao .77

Hình 3.28 Chế bị mẫu đất thí nghiệm 78

Hình 3.29 Mẫu đất đang được đầm trong cối 78

Hình 3.30 Mẫu đất thí nghiệm sau khi được chế bị 78

Hình 3.31 Các điều kiện ứng suất trong khi thí nghiệm nén ba trục cố kết thoát nước+khí (CD) 81

Hình 3.32 Các điều kiện ứng suất trong thí nghiệm nén ba trục độ ẩm không đổi (CW) 82

Hình 3.33 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu với cùng lực hút dính ban đầu là 0 kPa 84

Hình 3.34 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu với cùng lực hút dính ban đầu là 100 kPa 85Hình 3.35 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu với cùng lực hút dính ban đầu là 200 kPa 85Hình 3.36 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục cố kết thoát nước (CD) tại lực hút dính bằng 0 kPa 86Hình 3.37 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục cố kết thoát nước (CD) tại lực hút dính bằng 100 kPa 87Hình 3.38 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục cố kết thoát nước (CD) tại lực hút dính bằng 200 kPa 87Hình 3.39 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng xác định được từ thí nghiệm nén ba trục cố kết thoát nước (CD) mẫu đất thí nghiệm công trình Khe Cát 88Hình 3.40 Các hình chiếu ngang của mặt bao phá hoại trên mặt phẳng tsua) xác định từ thí nghiệm nén ba trục CD của mẫu mỏ vật liệu Khe Cát 89Hình 3.41 Các hình chiếu ngang của mặt bao phá hoại trên mặt phẳng tua – uw) xác định từ thí nghiệm nén ba trục CD của mẫu đầm nén công trình Khe Cát 89Hình 3.42 Các đường ứng suất trong thí nghiệm cố kết thoát nước+khí (CD) tại các

áp lực hạn hông thực khác nhau dưới lực hút dính không đổi 90Hình 3.43 Các đường ứng suất trong thí nghiệm cố kết thoát nước+khí (CD) tại các lực hút dính khác nhau dưới áp lực hông thực không đổi 91Hình 3.44 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu đất với cùng lực hút dính ban đầu là 0 kPa 92Hình 3.45 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu đất với cùng lực hút dính ban đầu là 100 kPa 93Hình 3.46 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu đất với cùng lực hút dính ban đầu là 200 kPa 93

Hình 3.47 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục cố kết thoát nước (CD) tại lực hút dính bằng 0 kPa 94Hình 3.48 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục cố kết thoát nước (CD) tại lực hút dính bằng 100 kPa 95Hình 3.49 Đường bao phá hoại Mohr - Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục cố kết thoát nước (CD) tại lực hút dính bằng 200 kPa 95Hình 3.50 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm nén ba trục cố kết thoát nước (CD) mẫu đất thí nghiệm công trình Sông Sắt 96Hình 3.51 Các hình chiếu ngang của mặt bao phá hoại trên mặt phẳng tsua) xác định từ thí nghiệm nén ba trục CD của mẫu đầm nén Sông Sắt 3 97Hình 3.52 Các hình chiếu ngang của mặt bao phá hoại trên mặt phẳng tua – uw) xác định từ thí nghiệm nén ba trục CD của mẫu đầm nén Sông Sắt 3 97Hình 3.53 Các đường ứng suất trong thí nghiệm cố kết thoát nước+khí (CD) tại các

áp lực hạn hông thực khác nhau dưới lực hút dính không đổi 98Hình 3.54 Các đường ứng suất trong thí nghiệm cố kết thoát nước+khí (CD) tại các lực hút dính khác nhau dưới áp lực hông thực không đổi 99Hình 3.55 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu với cùng lực hút dính ban đầu là 0 kPa 100Hình 3.56 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu với cùng lực hút dính ban đầu là 100 kPa 101Hình 3.57 Quan hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục dưới các áp lực hông thực khác nhau tác dụng lên mẫu với cùng lực hút dính ban đầu là 200 kPa 101

các ứng suất pháp thực khác nhau tại cùng lực hút dính ban đầu bằng 0 kPa 102Hình 3.59 Quan hệ giữa Duw và e từ thí nghiệm CW mẫu Sông Sắt dưới các ứng suất pháp thực khác nhau tại cùng lực hút dính ban đầu bằng 100 kPa 103

Hình 3.60 Quan hệ giữa Duw và e từ thí nghiệm CW mẫu Sông Sắt dưới các ứng suất pháp thực khác nhau tại cùng lực hút dính ban đầu bằng 200 kPa 103Hình 3.61 Đường bao phá hoại Mohr - Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục CW tại lực hút dính bằng 0 kPa 104Hình 3.62 Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng xác định được từ thí nghiệm nén ba trục độ ẩm không đổi (CW) mẫu đất thí nghiệm công trình Sông Sắt 105Hình 3.63 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục độ ẩm không đổi (CW) với áp lực hông thực bằng 50 kPa 106Hình 3.64 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục độ ẩm không đổi (CW) ứng với áp lực hông thực bằng 100 kPa 107Hình 3.65 Đường bao phá hoại Mohr – Coulomb mở rộng xác định từ thí nghiệm ba trục độ ẩm không đổi (CW) ứng với áp lực hông thực bằng 200 kPa 107Hình 3.66 Các hình chiếu ngang của mặt bao phá hoại trên mặt phẳng t  (s-

ua) xác định từ thí nghiệm nén ba trục CW của mẫu đất đầm nén Sông Sắt 108Hình 3.67 Các hình chiếu ngang của mặt bao phá hoại trên mặt phẳng t  (ua-

uw) xác định từ thí nghiệm nén ba trục CW của mẫu đất đầm nén Sông Sắt 108Hình 3.68 Đường ứng suất trong thí nghiệm độ ẩm không đổi (CW) 109Hình 3.69 Đường quan hệ giữa ứng suất cắt và lực hút dính của mẫu đất đầm nện công trình Khe Cát xác định được từ thí nghiệm nén ba trục CD và cắt trực tiếp 110Hình 3.70 Đường quan hệ giữa ứng suất cắt và lực hút dính của mẫu đất đầm nện công trình Sông Sắt xác định được từ thí nghiệm nén ba trục CD và cắt trực tiếp 110Hình 3.71 Đường quan hệ giữa ứng suất cắt và lực hút dính của mẫu đất đầm nện công trình Sông Sắt xác định được từ thí nghiệm nén ba trục CW và cắt trực tiếp 111Hình 3.72 Đường quan hệ giữa ứng suất cắt và lực hút dính của mẫu đất đầm nện công trình Sông Sắt xác định được từ thí nghiệm nén ba trục CD và CW 112Hình 3.73 Mối liên hệ giữa tham số hiệu chỉnh, , và chỉ số dẻo, Ip 114

Hình 3.74 Đường quan hệ giữa tf và (ua – uw) của mẫu đất đầm nện Khe Cát từ thí

nghiệm cắt trực tiếp và từ công thức của Fredlund và Vanapalli, 1996 .115

Hình 3.75 Đường quan hệ giữa tf và (ua – uw) của mẫu đất đầm nện Sông Sắt 2 từ thí nghiệm cắt trực tiếp và từ công thức của Fredlund và Vanapalli, 1996 .115

Hình 3.76 Đường quan hệ giữa tf và (ua – uw) của mẫu đất đầm nện Sông Sắt 3 từ thí nghiệm cắt trực tiếp và từ công thức của Fredlund và Vanapalli, 1996 .116

Hình 3.77 Đường quan hệ giữa tf và (ua – uw) của mẫu đất đầm nện Khe Cát từ thí nghiệm nén ba trục CD và từ công thức của Fredlund và Vanapalli, 1996 .117

Hình 3.78 Đường quan hệ giữa tf và (ua – uw) của mẫu đất đầm nện Sông Sắt 3 từ thí nghiệm nén ba trục CD và từ công thức của Fredlund và Vanapalli, 1996 .117

Hình 3.79 Đường quan hệ giữa tf và (ua – uw) của mẫu đất đầm nện Sông Sắt 3 từ thí nghiệm nén ba trục CW và từ công thức của Fredlund và Vanapalli, 1996 .118

Hình 4.1 Mặt cắt tính toán (MC5A) 124

Hình 4.2 Đường phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong thân và nền đập 126

Hình 4.3 Mặt cắt tính toán ổn định theo phương pháp lực dính toàn phần 128

Hình 4.4 Mặt cắt tính toán (MC 0+200) 129

Hình 4.5 Đường phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong thân và nền đập 130

Hình 4.6 Mặt cắt tính toán ổn định theo phương pháp lực dính toàn phần 132

Hình 4.7 Mặt cắt tính toán 133

Hình 4.8 Đường phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong thân và nền mái dốc 134

Hình 4.9 Mặt cắt tính toán ổn định theo phương pháp lực dính toàn phần 135

Hình 4.10 So sánh kết quả tính toán hệ số ổn định mái dốc theo 3 phương pháp 136

Hình 4.11 So sánh kết quả tính toán hệ số ổn định mái dốc theo 3 phương pháp 138

Hình 4.12 So sánh kết quả tính toán hệ số ổn định mái dốc theo 3 phương pháp 139

danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt

, a, n, m - các hằng số (các thông số khác nhau của đất không bão hòa trong

các phương trình đường cong đặc trưng đất-nước của van Genuchten (1980) và Fredlund & Xing (1994))

của Fredlund & Xing (1994)

(s-ua)f - øng suÊt ph¸p thùc khi ë tr¹ng th¸i ph¸ ho¹i

(sf-ua)f - øng suÊt ph¸p thùc trªn mÆt tr−ît ë tr¹ng th¸i ph¸ ho¹i

Mohr-Coulomb “kÐo dµi” trªn trôc øng suÊt c¾t khi øng suÊt ph¸p thùc vµ lùc hót dÝnh b»ng kh«ng

Mohr-Coulomb “kÐo dµi” trªn trôc øng suÊt c¾t khi øng suÊt ph¸p thùc vµ

w

a u u

c'   tan

cña lùc hót dÝnh (ua-uw)f ë tr¹ng th¸i ph¸ ho¹i

 - tham số hiệu chỉnh để tìm các giá trị tính toán sao cho phù hợp với các giá trị đo được;

DSTx-y - mẫu đất được thí nghiệm cắt trực tiếp dưới áp lực thẳng đứng là x

kPa và lực hút dính ban đầu là y kPa

lực buồng thực là x kPa và lực hút dính ban đầu là y kPa CWx-y - mẫu đất được thí nghiệm nén ba trục độ ẩm không đổi dưới áp lực

buồng thực là x kPa và lực hút dính ban đầu là y kPa

Các chữ viết tắt:

Mở đầu

I TíNH CấP THIếT CủA Đề TàI

Trong thực tế đất ở trạng thái không bão hòa chiếm diện tích khá lớn trên bề mặt Trái Đất Đất không bão hòa thường có các đặc tính về ứng suất - biến dạng, biến thiên áp lực nước lỗ rỗng, cường độ chống cắt, hệ số thấm, không tuân theo các lý thuyết của cơ học đất bão hòa Trước đây các công trình đất thường được thiết

kế trên cơ sở lý thuyết của Cơ học đất bão hòa cổ điển Hầu hết các nghiên cứu trong lĩnh vực Cơ học đất đều tập trung chủ yếu vào môi trường đất bão hòa Sự thành công trong thực tế của lĩnh vực cơ học đất trong những thập kỷ qua là dựa trên các lý thuyết về cơ học đất bão hòa Các thiết bị khảo sát, sơ đồ thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm đã đạt được những bước tiến đáng kể, các kết quả thí nghiệm có độ chính xác cao Các nhà địa kỹ thuật, bằng các kiến thức và kinh nghiệm có thể dự đoán

được ứng xử của các đặc tính đất bão hòa trong phòng hay ngoài hiện trường khá chính xác và tin cậy Các lý thuyết, kết quả tính toán, kinh nghiệm về cơ học đất bão hòa được chuyển giao và áp dụng trong thực tế sản xuất đã đạt được những thành công khá lớn Tuy nhiên các kiến thức, kinh nghiệm, lý thuyết tính toán, thiết bị thí nghiệm … cho đất không bão hòa cũng còn nhiều hạn chế

Khoảng đầu thế kỷ trước, K Terzaghi đã xuất bản cuốn sách Cơ học đất (1925) đầu tiên, trong đó lý thuyết ứng suất có hiệu quả là một sáng tạo mới giúp tiếp cận hợp lý các bài toán phân tích lún và ổn định của khối đất bão hòa chịu tác dụng của tải trọng ngoài khi thiết kế các công trình đặt trên nền đất Tuy nhiên trên thực tế khối đất trong tự nhiên (tàn tích) hay nhân tạo (các đập vật liệu địa phương) thường là một hệ đất bão hòa/không bão hòa do đó các lý thuyết của cơ học đất bão hòa không còn áp dụng để tính toán một cách đầy đủ, toàn diện và chính xác cho môi trường đất bão hòa/không bão hòa Đến cuối thế kỷ đã xuất hiện nhiều nghiên cứu về Cơ học đất không bão hòa, tiêu biểu nhất là cuốn sách Cơ học đất không bão hòa của D.G Fredlund và H Rahardjo (1993), trong đó đã mở rộng các lý thuyết về

đất bão hòa của Terzaghi cho đất không bão hòa

ở Việt Nam, đập đất được xây dựng rất phổ biến và vật liệu đắp đập thường

là đất tại chỗ có hàm lượng hạt sét thấp (đặc biệt là các đập khu vực miền Trung)

Để đảm bảo an toàn và tận dụng được vật liệu tại chỗ, đập đất thường được thiết kế

có dạng cấu tạo phức tạp nhiều khối Mặt cắt thiết kế đặc trưng của đập thường có lõi đất có hệ số thấm nhỏ để chống thấm, khối thượng và hạ lưu thường có hệ số thấm lớn hơn, kết hợp với các ống khói thu và dải thoát nước nhằm làm cho khối gia tải hạ lưu thường tồn tại ở dạng môi trường không bão hoà với diện tích khá lớn Các

đặc tính về hệ số thấm, biến dạng, đặc biệt là cường độ chống cắt và ổn định mái dốc luôn biến đổi phụ thuộc vào lực hút dính hay độ ẩm ở nước ta, một số công trình vẫn làm việc tốt đến thời điểm hiện tại nhưng trước đó tính toán kiểm tra thấy mất ổn định, điều này liên quan đến việc trong quá trình tính toán đã không xét ảnh hưởng của các thông số đất không bão hòa Trong một công trình nghiên cứu các mái dốc đứng ở Hồng Kông, một số nghiên cứu cũng cho thấy kết quả tương tự [2] Trong nghiên cứu đó, người ta tiến hành tính toán ổn định mái dốc đứng sau một dãy nhà Khi tính toán ổn định bỏ qua ảnh hưởng của lực hút dính thì được hệ số an toàn tới hạn nhỏ hơn 1,0 tức mái dốc không ổn định, song thực tế mái dốc vẫn ổn

định Khi xem lực hút dính là một thành phần của lực dính trong cường độ chống cắt, hệ số an toàn tăng lên đáng kể (Fs > 1), mái dốc ổn định Như vậy, ngoài phương pháp tính toán thông thường, việc xem xét thêm ảnh hưởng của các thông số

đất không bão hòa khi tính toán ổn định công trình đất cũng rất quan trọng và cần thiết, thể hiện một phương pháp tính toán đầy đủ và toàn diện cho môi trường đất bão hòa/không bão hòa

Cho đến nay nước ta chưa có nhiều nghiên cứu về các đặc tính cơ lý của đất không bão hòa, đặc biệt là nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ chống cắt của đất không bão hòa tới ổn định công trình đất Vì vậy, cường độ chống cắt của đất không bão hòa và ảnh hưởng của nó đến ổn định mái đất là các vấn đề quan trọng nhất của nghiên cứu này Mặt khác, hiện nay ở Việt Nam, hầu như chưa có thiết bị thí nghiệm xác định các thông số cơ học đất không bão hoà Các quan hệ độ ẩm, hệ số thấm, cường độ chống cắt là một hàm của lực hút dính Thông thường các hàm này được lấy dựa vào các hàm nằm trong ngân hàng dữ liệu có sẵn Các hàm này

chủ yếu được xây dựng trên kết quả thí nghiệm của các loại đất chủ yếu ở Mỹ và Canada Các loại đất của Việt Nam có những nguồn gốc thành tạo, điều kiện tồn tại

và biến đổi cũng như điều kiện khí hậu khác nhau, do đó các tính chất vật lý cơ học có những giá trị riêng, đặc biệt là các đặc tính của đất không bão hòa Vì vậy, việc sử dụng hoàn toàn dữ liệu sắn có của các thông số đất không bão hòa của các nước trên thế giới khó đáp ứng độ chính xác phù hợp với các số liệu tính toán từ đất Việt Nam Để tiếp cận với các nước tiên tiến trên thế giới thì việc xây dựng và thiết lập các thiết bị thí nghiệm để xác định các đặc tính của đất không bão hòa cũng là

một vấn đề quan trọng ở nước ta Do vậy đề tài ‘Nghiên cứu ảnh hưởng của cường

độ chống cắt đất không bão hòa đến sự ổn định đập đất’ có tính cấp bách, ý nghĩa

khoa học và ý nghĩa thực tiễn lớn

II MụC ĐíCH NGHIÊN CứU

Mục đích chính của đề tài luận án là:

1 Làm sáng tỏ bản chất mô hình đất không bão hòa và các đặc trưng của đất không bão hòa xuất phát từ các quan niệm truyền thống với đất bão hòa

2 Thiết lập các mối quan hệ giữa các chỉ tiêu của đất không bão hòa với nhau và với đất bão hòa cũng như giữa các phương pháp thí nghiệm khác nhau Lập quan hệ để tính toán các hàm của các đặc trưng đất không bão hòa phù hợp với đất thực tế của Việt Nam

3 Làm rõ khả năng và điều kiện áp dụng các kết quả nghiên cứu thu được nhằm làm tăng tính kinh tế, giảm chi phí xây dựng công trình thủy lợi khi ứng dụng các thông số đất không bão hòa trong thiết kế và tính toán ổn định mái đập đất

iii Đối tượng nghiên cứu và PHạM VI NGHIÊN CứU

Các mỏ vật liệu đất được sử dụng để đắp các công trình đập vật liệu địa phương ở Việt Nam chủ yếu là đất loại sét trên vỏ phong hóa nhiệt đới ẩm, bao gồm

đất sét pha nhẹ đến đất sét Đề tài luận án tiến hành nghiên cứu một số mẫu đất thuộc loại đất sét và đất sét pha lẫn dăm sạn Ngoài các tính chất vật lý cơ học thông thường, luận án tập trung chủ yếu nghiên cứu các đặc trưng quan trọng của đất

không bão hòa gắn liền với ổn định mái dốc đó là: quan hệ độ chứa nước thể tích, hệ

số thấm và cường độ chống cắt áp dụng tính toán cho các công trình đập vật liệu

địa phương và mái dốc tự nhiên: đại diện cho đất đắp đập miền Đông Bắc là công trình đập đất hồ chứa nước Khe Cát (tỉnh Quảng Ninh), các loại đất đắp đập thuộc công trình đập đất hồ chứa nước Sông Sắt (tỉnh Ninh Thuận) đặc trưng cho đất đắp

đập miền Trung và đất vùng Tây Bắc Việt Nam (tỉnh Yên Bái)

Iv nỘI DUNG NGHIÊN CứU

Nội dung chính của luận án giải quyết những vấn đề sau:

+ Nghiên cứu tổng quan về đập đất nói chung và các vấn đề về mất ổn định mái đất, môi trường đất bão hòa-không bão hòa, tình hình nghiên cứu và ứng dụng các đặc trưng cơ lý của đất không bão hòa trong nước và trên thế giới

+ Nghiên cứu đi sâu về lý thuyết và các phương pháp xác định các thông số của đất không bão hòa như: đường đặc trưng quan hệ đất - nước, hệ số thấm và cường độ chống cắt

+ Thông qua những kết quả nghiên cứu thu được, đề xuất qui trình thí nghiệm ba trục đất không bão hòa, đặc biệt trên thiết bị ba trục cải tiến, phù hợp với

đất Việt Nam

+ Nghiên cứu thực nghiệm xác định đường cong đặc trưng đất - nước của các loại đất đắp khác nhau dùng trong công trình thực tế và cường độ chống cắt của đất ứng với các lực hút dính khác nhau, xác định đường quan hệ giữa cường độ chống cắt t và lực hút dính (ua-uw)

+ Nghiên cứu quan hệ giữa SWCC với cường độ chống cắt và hệ số thấm của

đất không bão hòa, tính toán xác định hệ số thấm của đất trong môi trường bão hoà - không bão hoà

+ Đề xuất phương trình thực nghiệm biểu diễn đường cong đặc trưng nước và quan hệ giữa cường độ chống cắt với lực hút dính của các mẫu đất dùng trong nghiên cứu phù hợp với một số loại đất của Việt Nam

đất-+ So sánh, đối chiếu kết quả tính toán từ các phương trình đề xuất với kết quả thực nghiệm Từ kết quả thu được kiến nghị về khả năng ứng dụng của các phương trình đề xuất trong tính toán hệ số thấm và cường độ chống cắt của đất không bão hòa tại Việt Nam

+ ứng dụng kết quả nghiên cứu phân tích, đánh giá trạng thái ổn định của công trình thực tế (đập đất hồ chứa nước Khe Cát và đập đất hồ chứa nước Sông Sắt)

và mái dốc tự nhiên ở Yên Bái

v PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU

Các phương pháp được áp dụng trong luận án:

+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu lý thuyết về đường đặc trưng quan hệ đất - nước, cường độ chống cắt của đất không bão hòa và hệ số thấm trong môi trường đất bão hòa - không bão hòa

+ Phương pháp phần tử hữu hạn: mô phỏng và phân tích bài toán thấm cho

đập đất trong môi trường bão hòa, không bão hòa

+ Phương pháp phân tích ổn định mái dốc: tính toán ổn định mái dốc của đập

đất khi xét thông số đất trong điều kiện bão hòa, không bão hòa

+ Phương pháp thực nghiệm: thí nghiệm xác định các chỉ tiêu tính chất của

đất không bão hòa; thí nghiệm xác lập đường cong đặc trưng quan hệ đất-nước của

đất thí nghiệm; thí nghiệm xác định quan hệ giữa cường độ chống cắt của đất không bão hòa với các lực hút dính khác nhau

VI ý NGHĩA KHOA HọC Và THựC TIễN CủA LUậN áN

Đề tài được nghiên cứu sẽ đóng góp các hiểu biết có cơ sở khoa học hơn về các thông số của đất không bão hòa và ảnh hưởng của chúng đến trạng thái ổn định của mái đất Nghiên cứu các kết quả thực nghiệm trên một số loại đất Việt Nam về

đường cong đặc trưng đất - nước, cường độ chống cắt và hệ số thấm theo lực hút dính, đề xuất các phương trình thực nghiệm cho phép tính toán được các dạng đường quan hệ phù hợp với các kết quả thí nghiệm trên một số loại đất Việt Nam Từ các

kết quả rút ra trong nghiên cứu thực nghiệm, đề tài sẽ ứng dụng nghiên cứu trạng thái ổn định của đập đất để chỉ ra được mức độ ảnh hưởng của cường độ chống cắt của đất không bão hòa đến hệ số ổn định mái đất

Luận án đóng góp việc ứng dụng phương trình thực nghiệm trong mô phỏng các đặc tính đất không bão hòa tại Việt Nam, xem xét ảnh hưởng của các thông số

đất không bão hòa trong tính toán và thiết kế đập đất nhằm chọn được kích thước mặt cắt hợp lý đập bảo đảm tính khoa học và tính kinh tế, đóng góp trong việc ứng dụng một tiến bộ khoa học trong thực tế xây dựng công trình thủy lợi ở Việt Nam

VIi NhữNG ĐóNG GóP MớI CủA LUậN áN

Luận án đã có những đóng góp về khoa học và thực tiễn cho Việt Nam như sau:

(1) Thiết bị nén 3 trục cho đất không bão hòa được cải tiến từ thiết bị thí nghiệm nén 3 trục của đất bão hòa tại phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật – trường Đại học Thủy lợi dựa trên nguyên lý đề xuất của Fredlund and Rahardjo 1993

(2) Xây dựng được đường quan hệ cho tính toán các đường cong đặc trưng đất - nước, hệ số thấm và cường độ chống cắt cho một số loại đất ở Việt Nam Xây dựng

được biểu đồ hệ số hiệu chỉnh  theo chỉ số dẻo Ip cho các loại đất (từ sét pha nhẹ, sét pha, sét pha nặng đến sét) ở nước ta Kết quả nghiên cứu cường độ chống cắt cho thấy các thông số cường độ chống cắt (’, c’ và b) của cùng loại đất theo các sơ đồ cắt khác nhau (cắt trực tiếp, cắt cố kết thoát nước và cắt với độ ẩm không đổi) cho giá trị tương đối gần nhau, kiến nghị trong điều kiện không có thiết bị thí nghiệm nén ba trục cho đất không bão hòa thì có thể dùng thiết bị cắt phẳng để thí nghiệm xác định sơ bộ các thông số cường độ chống cắt của đất không bão hòa

(3) Khi lực hút dính thay đổi thì lực dính c thay đổi, nhưng ’ hầu như không đổi cho một số loại đất của Việt Nam

(4) Thí nghiệm được bộ thông số đặc trưng cho một số loại đất ở Việt Nam cũng như minh chứng được ảnh hưởng của đặc tính không bão hòa đối với ổn định mái cho đất của nước ta Đề xuất phương pháp ứng dụng các thông số đặc trưng đất

không bão hòa trong tính toán ổn định mái dốc đảm bảo an toàn và kinh tế cho đất của Việt Nam

VIiI Bố CụC CủA LUậN áN

Bố cục của luận án như sau:

Chương 1: Tổng quan về đập đất và đất không bão hoà Trình bày tình hình nghiên cứu các đặc trưng cơ lý đất không bão hoà trong nước và trên thế giới

Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày lý thuyết về lực hút dính và

đường cong đặc trưng đất-nước, lý thuyết cơ bản về hệ số thấm và cường độ chống cắt của đất bão hòa-không bão hòa Đưa ra các phương pháp xác định hệ số thấm và cường độ chống cắt của đất không bão hoà trực tiếp bằng thực nghiệm và gián tiếp thông qua đường cong đặc trưng đất-nước

Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm Chương này giới thiệu thiết bị thí nghiệm và phương pháp thí nghiệm xác định các đặc trưng của đất không bão hòa:

đường cong đặc trưng đất-nước, cường độ chống cắt của đất không bão hòa ứng với các lực hút dính khác nhau Trình bày các kết quả đạt được từ nghiên cứu thực nghiệm: kết quả thí nghiệm xác định SWCC, các thí nghiệm cắt trực tiếp và nén ba trục (CD, CW) xác định cường độ chống cắt của đất không bão hòa ứng với các lực hút dính khác nhau Tính toán xác định hệ số thấm và cường độ chống cắt của đất không bão hòa gián tiếp qua đường cong SWCC So sánh các kết quả đạt được

Chương 4: ứng dụng tính toán ổn định mái dốc cho công trình thực tế (công trình đập đất hồ chứa nước Sông Sắt và công trình đập đất hồ chứa nước Khe Cát) và mái dốc tự nhiên Nhập các kết quả thí nghiệm vào phần mềm GeoStudio 2004 để tính toán thấm, tính toán ổn định mái dốc theo các phương án tính toán

Kết luận và kiến nghị: Đánh giá các kết quả nghiên cứu Kiến nghị các biện pháp và hướng phát triển của đề tài

Chương 1 Tổng quan các nghiên cứu về đập đất

và đất không bão hòa

1.1 tổng quan về đập đất

1.1.1 Khái quát chung về đập đất

Đập đất là một loại công trình dâng nước rất phổ biến Nó thường có mặt ở các hệ thống đầu mối thủy lợi - thủy điện với chức năng tạo ra hồ chứa để điều tiết chế độ dòng chảy tự nhiên của sông suối phục vụ các mục

đích khác nhau như phát điện, chống lũ, cấp nước tưới, v.v

Tính phổ biến của đập đất là nhờ những ưu điểm sau đây [1, 20, 21]:

- Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu quý như sắt, thép, xi măng Công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiều công sức như các loại đập khác

- Cấu tạo đập đất đơn giản, giá thành hạ

- Bền và chống chấn động tốt

- Dễ quản lý, tôn cao, đắp dầy thêm

- Yêu cầu về nền không cao nên phạm vi sử dụng rộng rãi

- Thế giới đã tích luỹ được nhiều kinh nghiệm về thiết kế, thi công và quản lý

đập

Đập đất không cho phép nước tràn qua, do vậy còn gọi là đập khô Trường hợp cá biệt, ví dụ đập rất thấp ở miền núi, có thể cho nước tràn qua khi tháo lũ, nhưng phải có các bộ phận gia cố mặt tràn để chống xói lở, đồng thời mái dốc phải

đủ thoải

Chính vì vậy, trong đầu mối thủy lợi đi đôi với đập đất còn có công trình tháo nước bằng bê tông với các hình thức khác nhau như tháo mặt (còn gọi là tràn mặt),

tháo dưới sâu, tháo kết hợp (có cả tràn mặt và xả sâu, có thể là xả nhiều tầng) và xả

đáy

Đập đất có thể được phân loại dựa vào cấu tạo thân đập như sau:

1) Đập đồng chất: Thân đập được đắp bằng một loại đất (hình 1.1a)

2) Đập đất không đồng chất: Đập được đắp bằng nhiều loại đất, gồm hai hình

thức:

- Phần đập thượng lưu đắp bằng loại đất ít thấm nước (hình 1.1b)

- Đập có phần giữa đắp bằng đá ít thấm nước hoặc không thấm nước (hình

1.1c)

3) Đập có tường nghiêng mềm hoặc cứng (hình 1.1d và e)

Hình 1.1 Phân loại đập đất theo cấu tạo thân đập

4) Đập có tường lõi mềm hoặc cứng (hình 1.1f và g)

5) Đập hỗn hợp: Phần thân đập thượng lưu đắp bằng một hoặc nhiều loại đất,

phần thân đập hạ lưu là khối đá (hình 1.1h)

Khi đập xây dựng trên nền thấm, có thể dùng các hình thức tường nghiêng,

tường lõi cắm xuống nền, hoặc tường nghiêng và sân trước

1.1.2 Các vấn đề về mất ổn định mái đất

Tất cả các mái dốc nói chung đều có xu hướng giảm độ dốc đến một dạng ổn

định hơn, cuối cùng chuyển sang nằm ngang và trong bối cảnh này, mất ổn định

được quan niệm là khi có xu hướng di chuyển và phá hoại là khi khối đất đá thực sự

di chuyển Các lực gây mất ổn định liên quan chủ yếu với trọng lực và thấm trong khi sức chống phá hoại cơ bản là do hình dạng mái dốc kết hợp với bản thân độ bền chống cắt của đất và đá tạo nên, do đó khi tính toán ổn định của mái dốc cần phải xét đến đầy đủ các nội lực và ngoại lực [22] Sự di chuyển của khối đất đá có thể xảy ra do phá hoại cắt dọc theo một mặt ở bên trong khối hay do ứng suất hiệu quả giữa các hạt giảm tạo nên sự hóa hỏng một phần hay toàn bộ

Những sự cố trượt lở lớn mái dốc trên thế giới và ở Việt Nam phần lớn có liên quan đến trạng thái không bão hòa của đất Các đất có vấn đề về trượt lở này thường

có nguồn gốc tàn tích và mực nước ngầm ở sâu Các lớp đất trên mặt có áp lực nước

lỗ rỗng âm, đóng vai trò quan trọng trong sự ổn định của mái dốc Tuy nhiên, lượng mưa nhiều, liên tục có thể làm giảm áp lực lỗ rỗng âm của khối đất phía trên đường bão hòa, do đó cường độ chống cắt giảm dẫn đến mái dốc mất ổn định

Phương pháp thường dùng nhất để phân tích sự ổn định của mái dốc trong đất dính là dựa trên việc xem xét cân bằng dẻo giới hạn Về căn bản, điều kiện cân bằng dẻo giới hạn tồn tại từ thời điểm mà dịch chuyển trượt cắt bắt đầu và biến dạng cứ tiếp diễn mà ứng suất không đổi

Trong thực tế, khi mái dốc bị mất ổn định, mặt trượt có thể có nhiều hình dạng khác nhau Sự trượt có thể xảy ra cục bộ hoặc phổ biến trên một chiều dài nhất

định; mặt trượt có dạng của mặt cầu (bài toán không gian 3 chiều) hoặc mặt trụ (bài toán phẳng 2 chiều) Để đơn giản tính toán mà thiên về an toàn, sự phân tích ổn định của mái dốc thường được xét như bài toán phẳng, mặt trượt là mặt phẳng, mặt trụ hoặc mặt hỗn hợp (phẳng + trụ) (Hình 1.2) [22]

Dạng đơn giản nhất, do Cullmann đưa ra vào năm 1866, là một mặt phẳng dài vô hạn đi qua chân mái dốc Phương pháp này cho hệ số chảy an toàn nên đã đánh giá quá cao điều kiện ổn định thực Khi lựa chọn mặt trượt phức tạp hơn như mặt cong xoắn logarit hay có dạng không theo quy tắc có thể cho kết quả gần với giá trị

thực, nhưng việc phân tích dài dòng và kém hấp dẫn Việc dùng mặt trụ tròn xoay với mặt cắt ngang là cung tròn sẽ cho kết quả thỏa mãn độ chính xác mà không cần tính toán quá phức tạp Hiện nay hầu hết các phương pháp đều giả thiết mặt trượt có dạng mặt trụ tròn xoay Trường hợp tồn tại lớp đá cứng dưới nền hoặc lớp đất mềm yếu trong nền, mặt trượt có dạng phức tạp

Nói chung, các thông số cường độ chống cắt hiệu quả (tức là c’ và ’) được dùng khi tiến hành phân tích ổn định mái dốc trên đất bão hòa Thành phần cường

độ chống cắt do áp lực nước lỗ rỗng âm phía trên mặt nước ngầm thường được bỏ qua, bằng cách đặt độ lớn của chúng bằng không là do những khó khăn để đo được

áp lực nước lỗ rỗng âm và cách đưa nó vào phân tích ổn định mái dốc Có thể chấp nhận giả thiết bỏ qua áp lực nước lỗ rỗng âm đối với những trường hợp mà phần lớn mặt trượt nằm dưới mặt nước ngầm Tuy nhiên, trong những trường hợp mặt nước ngầm sâu hay khi người ta quan tâm tới khả năng xuất hiện mặt phá hoại nông, thì không thể bỏ qua áp lực nước lỗ rỗng âm được [2, 8]

Hình 1.2 Các dạng mặt phá hoại: a) mặt phẳng; b) cung tròn; c) không theo quy tắc; d) hỗn hợp

Vậy, vấn đề mất ổn định trong vùng đất không bão hòa rất cần được quan tâm nghiên cứu, các thông số đất không bão hòa nên được đề cập đến trong phân tích ổn định mái đất

1.2 tổng quan về môi trường đất bão hòa, không bão hoà

Một diện tích lớn mặt đất trên thế giới được xếp là vùng khô hạn Lượng bốc hơi hàng năm từ mặt đất của các miền này lớn hơn lượng mưa hàng năm Các vùng khô hạn và bán khô hạn thường có mực nước ngầm sâu Đất nằm từ mặt nước ngầm xuống dưới mực nước ngầm có áp lực nước lỗ rỗng dương và được gọi là đất bão hòa Đất không bão hòa nằm trên mực nước ngầm có áp lực nước lỗ rỗng âm Đất mất bão hòa do bốc hơi và thoát-bốc hơi nước quá lớn Sự thay đổi khí hậu có ảnh hưởng lớn đến độ ẩm của đất ở gần mặt đất Khi bị ẩm, áp lực nước lỗ rỗng tăng, có

xu hướng về giá trị dương Kết quả làm thay đổi thể tích và cường độ chống cắt của

đất Nhiều đất có tính trương nở lớn khi bị làm ẩm Nhiều loại đất khác nhau cho thấy cường độ chống cắt giảm nhiều khi bị làm ẩm Các thay đổi về áp lực nước lỗ rỗng âm do mưa lớn là nguyên nhân phá hoại nhiều mái dốc Sự giảm sức chịu tải và môđun đàn hồi của đất cũng liên quan đến sự tăng áp lực nước lỗ rỗng Các hiện tượng này cho thấy vai trò quan trọng của áp lực nước lỗ rỗng âm trong việc chi phối

đặc tính cơ học của đất không bão hòa [2, 32, 35, 38]

Đất bão hòa và không bão hòa khác nhau cơ bản về bản chất và đặc tính kỹ thuật Đất bão hòa là loại đất gồm hai pha (pha rắn và pha lỏng) và có áp lực nước lỗ rỗng dương Đất không bão hoà là loại đất có nhiều hơn hai pha và có áp lực nước lỗ rỗng âm, liên quan với áp lực khí lỗ rỗng Lambe và Whitman (1979) định nghĩa đất không bão hoà là hệ ba pha bao gồm pha rắn, pha nước và pha khí Theo Fredlund

và Morgensten (1977), khi phân tích ứng suất của môi trường liên tục nhiều pha, cần nhận thức pha trung gian khí - nước ứng xử như một pha độc lập, khi đó đất không bão hoà là hệ bốn pha: pha rắn, pha khí, pha nước và mặt ngoài căng hay mặt phân cách khí - nước [2, 61] Sơ đồ biểu thị mối quan hệ giữa thể tích - khối lượng của đất

được thể hiện ở hình 1.3

Lực hút dính, đường cong đặc trưng đất-nước, hệ số thấm và cường độ chống cắt là các đặc trưng cơ bản của đất không bão hòa Cường độ chống cắt của đất không bão hòa khác đất bão hòa ở chỗ có thêm lực dính do lực hút dính gây ra Lực dính thêm này phụ thuộc vào (ua - uw), giá trị b [2, 8, 36, 37, 39]

Đường cong đặc trưng đất - nước (SWCC) là thông số trung tâm của cơ học

đất cho đất không bão hòa Nó khống chế các đặc tính của đất không bão hoà như

hệ số thấm, cường độ chống cắt và biến thiên thể tích của đất Đường cong đặc trưng

đất - nước và hệ số thấm là các thông số cần thiết đối với phân tích bài toán nước mưa thấm vào trong mái dốc [2, 8, 36, 37, 39]

Cường độ chống cắt của đất đóng vai trò quan trọng trong tính toán ổn định khối đất Nhiều bài toán địa kỹ thuật như sức chịu tải và ổn định mái dốc có liên quan đến cường độ chống cắt của đất Hàm thấm và phương trình cường độ chống cắt cho phép phân tích chính xác các bài toán thấm không ổn định, thấm do mưa, ổn

định mái dốc theo thời gian khi có sự thay đổi về độ ẩm, áp lực nước lỗ rỗng, đường bão hòa trong môi trường đất [2, 8, 36, 37, 39]

Hình 1.3 Sơ đồ pha chính xác và

đơn giản hoá của đất không bão hoà a)

Hệ đất không bão hoà bốn pha chính xác; b) Sơ đồ 3 pha đơn giản hoá

Khí hậu đóng vai trò quan trọng dù đất là bão hòa hay không bão hòa Nước

bị lấy đi khỏi đất hoặc do bốc hơi từ mặt đất hoặc do thoát – bốc hơi từ lớp phủ thực vật Các quá trình này tạo nên một dòng nước hướng lên, ra khỏi đất Mặt khác, nước mưa và các dạng nước khác tạo dòng nước hướng xuống đi vào trong đất

Dòng hướng lên thực làm khối đất khô dần, nứt nẻ, trong khi dòng hướng xuống cuối cùng làm bão hòa khối đất Cùng với các điều kiện khác, dòng mặt có thực ảnh hưởng đến chiều sâu mực nước ngầm Một đường thủy tĩnh liên quan với mực nước ngầm biểu thị một điều kiện cân bằng ở nơi không có dòng chảy tại mặt đất Trong thời kỳ khô, áp lực nước lỗ rỗng trở nên âm hơn so với áp lực nước lỗ rỗng biểu thị bằng đường thủy tĩnh Điều kiện ngược lại xảy ra trong thời kỳ ẩm

Fredlund và Rahardjo (1993) đã đưa ra quá trình thay đổi áp lực nước lỗ rỗng trong vùng đất nằm trên đường bão hòa khi có quá trình mưa và bốc hơi [2, 32, 35,

38, 69] Quá trình đó được biểu diễn bằng hình vẽ 1.4

Dòng thấm ổn định Bốc hơi ở trạng thái ổn định

Mặt đất Dòng thấm hướng xuống

(+)

qwy

Cân bằng tĩnh với mực nước ngầm (q = 0)wy

áp lực thuỷ tĩnh (đường 1) Khi vùng đất không có quá trình nước mưa cung cấp từ trên xuống, thường sẽ xuất hiện quá trình bốc hơi nước từ trong đất đi ra, làm độ ẩm giảm (hay lực hút dính tăng lên) dẫn tới đường áp lực lỗ rỗng dịch chuyển về phía

trái (đường 2), cường độ chống cắt tăng lên làm cho hệ số ổn định mái dốc tăng Vùng thay đổi lớn nhất nằm ở vùng gần bề mặt đất Thời gian bốc hơi càng dài thì

đường áp lực lỗ rỗng càng dịch về bên trái, và dần dần mực nước ngầm hạ thấp Khi

có mưa thì lượng nước mưa sẽ thấm vào trong đất, làm cho đường áp lực lỗ rỗng dịch chuyển về bên phải (đường 3) Quá trình này sẽ làm cho vùng không bão hoà thu hẹp, cường độ chống cắt giảm dẫn đến mất ổn định mái dốc

Trong những năm gần đây, người ta đã hiểu rõ hơn về vai trò của áp lực nước

lỗ rỗng âm (hoặc lực hút dính) trong việc làm tăng cường độ chống cắt của đất Những phát triển gần đây đã đưa ra một vài thiết bị có thể dùng đo áp lực nước lỗ rỗng âm tốt hơn Khi phân tích ổn định mái dốc cần xem xét các thành phần cường

độ chống cắt sinh ra do áp lực nước lỗ rỗng âm Loại phân tích này là sự mở rộng phân tích cân bằng giới hạn thường dùng

Một số khía cạnh trong nghiên cứu ổn định mái dốc vẫn giữ nguyên không

đổi đối với đất có áp lực nước lỗ rỗng dương (đất bão hòa) và đất có áp lực nước lỗ rỗng âm (đất không bão hòa) như: bản chất của khảo sát hiện trường, nhận dạng địa tầng và đo trọng lượng đơn vị tổng Mặt khác, cần mở rộng các phương pháp thí nghiệm truyền thống để đặc trưng hóa các đặc tính cường độ chống cắt của đất, cũng cần mở rộng công cụ giải tích dùng để đưa áp lực nước lỗ rỗng vào và tính hệ

vào mô hình dâng ống mao dẫn dường như là yếu tố quan trọng làm chậm sự phát triển của Cơ học đất không bão hòa Vào cuối những năm 50, những thúc đẩy mới

đã bắt đầu bằng việc nghiên cứu biến thiên thể tích và cường độ chống cắt của đất không bão hoà [2] Việc nghiên cứu trên dẫn đến các đề nghị về một số phương trình ứng suất, được gọi là ứng suất hiệu quả cho đất không bão hòa Về sau có sự thay đổi chậm chạp theo hướng chấp nhận hai biến trạng thái ứng suất độc lập (Fredlund và Mongensten (1977), ) [2, 33] Các phương trình cơ bản của sự thay

đổi thể tích, cường độ chống cắt và dòng thấm qua đất không bão hoà ngày càng

được chấp nhận trong khoa học Địa kỹ thuật (Fredlund và Rahardjo, 1993) [48] Việc xác định các thông số đất của các mô hình đất không bão hoà cơ bản đòi hỏi một qui trình thí nghiệm khắt khe, tỉ mỉ [2, 36, 37, 39]

Các lý thuyết thực nghiệm về đất không bão hòa bước đầu được nghiên cứu

từ các nhà thổ nhưỡng Tuy nghiên các nhà thổ nhưỡng chỉ quan tâm chính đến các quan hệ về độ ẩm với lực hút dính trong các lớp đất gần mặt đất Trên cơ sở đó, các nhà địa kỹ thuật, địa kỹ thuật môi trường đã ứng dụng, mở rộng và phát triển mạnh

mẽ cho các lĩnh vực Cơ học đất và Địa kỹ thuật môi trường Cho đến hiện nay đã có một nền tảng khá vững chắc về lý thuyết cho Cơ học đất không bão hòa Dựa trên nền tảng đó, các bài toán với các điều kiện biên phức tạp đã được giải quyết Lý thuyết thấm, cường độ chống cắt và biến thiên thể tích của đất không bão hòa phát triển và trở thành nền tảng cho Cơ học đất không bão hòa Lý thuyết Cơ học đất không bão hòa đã giải quyết được các bài toán về thấm và cường độ chống cắt cho vùng đất bên trên đường bão hòa Việc tính toán dựa trên lý thuyết Cơ học đất không bão hòa sẽ cho kết quả chính xác và phù hợp với thực tế hơn

Nhiều nhà nghiên cứu đã tập hợp các kết quả nghiên cứu và viết thành sách

về cơ học đất nói chung và Cơ học đất không bão hòa nói riêng (Lambe, T.W và

Whitman, R.V (1979), D G Fredlund và H Rahardjo (1993), Karl Terzaghi,

Ralph Brazelton Peck và Gholamreza Mesri (1996), Budhu, M (2000), Ning Lu và William J Likos (2004), ) [28, 48, 59, 61, 63] Giáo trình ”Cơ học đất không bão hòa” của D G Fredlund và H Rahardjo (1993) là cuốn sách đầu tiên trên thế giới

trình bày có hệ thống các vấn đề về Cơ học đất không bão hòa và hiện nay được dùng như một cuốn sách giáo khoa chuyên đề ở bậc đại học và cao học

Gần đây nhiều các phần mềm tính toán địa kỹ thuật đã được xây dựng cho cả môi trường đất đá bão hòa và không bão hòa nhằm mục đích mô phỏng nhiều kịch bản mất ổn định của khối đất cùng các kết cấu và tác động ngoài đặt trên và trong

nó, cho phép khảo sát nhanh chóng và có độ tin cậy cao các bài toán địa kỹ thuật thường gặp qua các sơ đồ trực quan hiển thị trên màn hình, do vậy có thể giúp các

kỹ sư lựa chọn nhanh chóng phương án hợp lý cho bài toán đặt ra Điều này đã chứng minh tầm quan trọng của việc nghiên cứu và ứng dụng các đặc trưng cơ lý của đất không bão hoà trong việc tính toán ổn định, thiết kế và thi công công trình

1.3.2 Tổng quan các nghiên cứu về cường độ chống cắt của đất

Terzaghi (1936) dùng tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb và khái niệm ứng suất hiệu quả để mô tả cường độ chống cắt của đất bão hòa Việc dùng các ứng suất hiệu quả theo tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb tỏ ra đã thỏa mãn thực tế xây dựng đối với đất bão hòa Các cố gắng tương tự được thực hiện để tìm một biến ứng suất hiệu quả đơn trị cho đất không bão hòa Từ đó, có thể đề nghị một phương trình cường độ chống cắt tương tự cho đất không bão hòa Tuy nhiên, bằng chứng ngày càng rõ ràng đã ủng hộ việc dùng hai biến trạng thái ứng suất độc lập để xác định trạng thái ứng suất cho đất không bão hòa, và do đó cho cường độ chống cắt (Fredlund và Morgenstern, 1977) [2, 33, 59]

Nhiều thí nghiệm cường độ chống cắt và các nghiên cứu liên quan khác trên

đất không bão hòa đã được tiến hành trong 30 năm qua Tương tự với đất bão hòa, thí nghiệm cường độ chống cắt của đất không bão hòa có thể xét theo hai giai đoạn Giai đoạn thứ nhất là trước khi cắt, lúc đó đất có thể được cố kết tại một số các ứng suất đặc trưng, hay để không cố kết Giai đoạn thứ hai là kiểm soát sự thoát khí-nước trong quá trình cắt Các pha khí lỗ rỗng và nước lỗ rỗng có thể cho thoát ra hoặc không thoát ra độc lập nhau trong lúc cắt [2]

Cục Cải tạo đất Mỹ đã tiến hành một số nghiên cứu về cường độ chống cắt của đất đầm chặt không bão hòa dùng để xây dựng các đập và khối đất đắp [2] Các

nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm ba trục không thoát nước có đo áp lực khí lỗ rỗng và nước lỗ rỗng áp lực khí lỗ rỗng và nước lỗ rỗng được đo trong khi tác dụng một áp lực đẳng hướng s3, và sau khi tác dụng độ lệch ứng suất (s1 - s3) Số đo áp lực khí lỗ rỗng khá phù hợp với các dự đoán áp lực khí lỗ rỗng theo phân tích Hilf

Một chương trình nghiên cứu mở rộng về đất không bão hòa đã được Trường Cao đẳng Hoàng Gia London tiến hành vào cuối năm 1950 và đầu các năm 1960 Tại Hội nghị nghiên cứu về cường độ chống cắt của đất dính, đá tảng, Bishop (1960)

đã đề nghị các kỹ thuật thí nghiệm và trình bày các kết quả của năm loại thí nghiệm cường độ chống cắt trên đất không bão hòa: 1) cố kết thoát nước, 2) cố kết không thoát nước, 3) độ ẩm không đổi, 4) không thoát nước, và 5) các thí nghiệm nén nở hông Các thí nghiệm được tiến hành trong một buồng ba trục cải tiến Các áp lực khí lỗ rỗng và nước lỗ rỗng hoặc được đo hoặc được kiểm soát trong khi thí nghiệm [2]

Nghiên cứu về đặc tính của đất không bão hòa đã được thực hiện tại Trường

đại học Saskatchewan, Canada, vào giữa các năm 1970 Năm 1977, Fredlund và Morgenstern đề nghị dùng (s - ua) và (ua – uw) như các biến trạng thái ứng suất độc lập Năm 1978, Fredlund và những người khác đã đề nghị một phương trình cường

độ chống cắt cho đất không bão hòa có dùng các biến trạng thái ứng suất độc lập này Cường độ chống cắt của đất không bão hòa được xem là gồm lực dính hiệu quả c’, cộng với phần đóng góp độc lập của ứng suất pháp thực (s - ua) và phần đóng góp thêm nữa của lực hút dính (ua - uw) Góc ma sát trong hiệu quả ’ là do phần

đóng góp cường độ chống cắt của biến trạng thái ứng suất pháp thực Một góc khác gọi là b được đưa vào và có quan hệ với phần đóng góp cường độ chống cắt của biến trạng thái ứng suất hút dính [2, 33, 36, 37, 39]

Satija (1978) đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính cường độ chống cắt của sét Dhanauri không bão hòa Các thí nghiệm cố kết thoát nước và độ

ẩm không đổi thực hiện trên các mẫu đầm chặt với các giá trị khác nhau của ứng suất (s – ua) và (ua – uw) Các áp lực lỗ rỗng được kiểm soát hoặc đo trong suốt thí

nghiệm đã phát hiện thấy tốc độ biến dạng thích hợp đã giảm cùng với sự giảm độ bão hòa của đất [2]

Một loạt các thí nghiệm ba trục và cắt trực tiếp cố kết thoát nước trên sét xám Madrid không bão hòa được Escario công bố năm 1980 Các thí nghiệm được thực hiện trong các điều kiện lực hút dính được kiểm soát và có dùng kỹ thuật tịnh tiến trục [2]

Năm 1982, một loạt các thí nghiệm ba trục nhiều giai đoạn được Ho và Fredlund thực hiện trên đất không bão hòa Chương trình gồm các thí nghiệm cố kết thoát nước có kiểm soát áp lực khí lỗ rỗng từ đỉnh mẫu qua một đĩa xốp thô áp lực nước lỗ rỗng được kiểm soát từ đáy mẫu nhờ một đĩa tiếp nhận khí cao áp đặt trên

bệ đáy Lực hút dính khống chế trước trong mẫu nhận được bằng cách kiểm soát các

áp lực nước lỗ rỗng và khí lỗ rỗng nhờ kỹ thuật tịnh tiến trục [2, 55]

Gan (1986) đã tiến hành một chương trình thí nghiệm cắt trực tiếp nhiều giai

đoạn trên sét băng tích không bão hòa Các kết quả cho thấy đường bao phá hoại phần nào là phi tuyến trên mặt phẳng ứng suất cắt ~ lực hút dính [2, 49]

Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đầu ngành như: D.G Fredlund, H Rahardjo, A Xing, S.K Vanapalli, J.K.M Gan, vẫn tiếp tục nghiên cứu cống hiến cho khoa học, viết sách, hướng dẫn nhiều sinh viên, nghiên cứu sinh, góp phần phát triển Cơ học đất không bão hòa cả về lý thuyết cũng như các nghiên cứu thực nghiệm

1.3.3 Tình hình nghiên cứu các đặc trưng cơ lý đất không bão hòa nói chung và cường độ chống cắt của đất không bão hòa nói riêng ở nước ta

Các điều kiện khí hậu dẫn đến đất không bão hoà có thể gặp ở rất nhiều nơi trên thế giới ở Việt Nam, do ảnh hưởng của địa hình, lượng mưa hàng năm phân bố rất không đều trong lãnh thổ Khí hậu nước ta rất phức tạp do có sự phân hóa theo khu vực (nơi mưa ít, nơi mưa nhiều, nơi mưa vào mùa hạ, nơi mưa vào mùa đông), lượng mưa phân phối không đều trong năm và có sự thất thường từ năm này qua năm khác: có năm mưa rất nhiều gây lũ lụt, có năm mưa lại rất ít gây ra hạn hán