Tương quan giữa chỉ số nén và một số chỉ tiêu vật lý của đất bùn sét khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang

Bài viết Tương quan giữa chỉ số nén và một số chỉ tiêu vật lý của đất bùn sét khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang trình bày một so sánh giữa một số công thức thực nghiệm dự báo chỉ số nén (Cc) của các tác giả ở nước ngoài trên cơ sở bộ dữ liệu thí nghiệm của 24 mẫu đất bùn sét thuộc khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang.

No 09/2020 Journal of Science, Tien Giang University Tương quan số nén số tiêu vật lý đất bùn sét khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang Correlation between the compression index and some physical properties of soft clay in My Tho city, Tien Giang province Huỳnh Quốc Bình 1,* Trường Đại học Tiền Giang, 119 Ấp Bắc, Phường 5, Mỹ Tho, Tiền Giang, Việt Nam Thơng tin chung Tóm tắt Ngày nhận bài: 06/01/2020 Ngày nhận kết phản biện: 28/04/2020 Ngày chấp nhận đăng: 03/05/2020 Bài báo trình bày so sánh số công thức thực nghiệm dự báo số nén (Cc) tác giả nước sở liệu thí nghiệm 24 mẫu đất bùn sét thuộc khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang Bên cạnh việc đánh giá phù hợp công thức thực nghiệm với số liệu thu thập được, tác giả cịn tiến hành phân tích hồi quy đơn biến đề xuất vài công thức thực nghiệm dự báo số nén (Cc) từ vài tiêu vật lý giới hạn chảy (WL), hệ số rỗng ban đầu (e0) độ ẩm ban đầu (w0) cho đất bùn sét khu vực Mỹ Tho với tương quan số liệu dự báo thí nghiệm cao (R2 = 86,1% đến 90,4%) Từ khóa: Bùn sét, số nén, độ ẩm, giới hạn chảy, hệ số rỗng Keywords: Soft clay, compression index, water content, liquid limit, void ratio Abstract The paper presents a comparison between some experimental equations for predicting the compression index (Cc) of overseas authors based on the experimental data set of 24 soft clay samples in My Tho city, Tien Giang province Apart from evaluating the appropriateness of the collected data, the author conducted onefactor regression analyses and proposed several experimental equations for predicting the compression index (Cc) from some physical properties such as liquid limit (WL), initial void ratio (e0) and initial water content (w0) for soft clay in My Tho city with a quite high correlation (R2 = 86,1% to 90,4%) between predicted and experimental data GIỚI THIỆU Chỉ số nén (Cc) tiêu dùng tính tốn lún đất móng cơng trình Hiện nay, số nén (Cc) thường xác định dựa kết thí nghiệm xác định dựa số công thức thực nghiệm tác giả nước ngồi kết thường khơng xác, mặt khác cơng tác thí nghiệm thường nhiều thời gian tốn chi phí Vì * vậy, việc đánh giá xây dựng công thức thực nghiệm dùng để xác định số nén lún đất bùn sét khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang từ tiêu vật lý có ý nghĩa vơ quan trọng Đối với đất dính, độ ẩm ban đầu (w0) hệ số rỗng ban đầu (e0) có ảnh hưởng lớn đến tính chất đất, đặc biệt trạng thái đất [1] Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cho thấy số nén đất phụ thuộc vào giới hạn chảy tác giả liên hệ, email: huynhquocbinh@tgu.edu.vn, 090 948 5202 -88- Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Tiền Giang (WL) giới hạn dẻo (WP) đất [2] Skempton (1944) thực thí nghiệm cố kết với đất dính tìm giới hạn chảy (WL) yếu tố quan trọng cho tính nén lún đất ông đưa mối tương quan giới hạn chảy số nén (Cc) Trong báo này, tác giả tiến hành nghiên cứu khả áp dụng công thức thực nghiệm xác định số nén (Cc) từ giới hạn chảy (WL), hệ số rỗng ban đầu (e0) độ ẩm ban đầu (w0) tác giả nước ngồi, đồng thời đề xuất số cơng thức thực nghiệm dự báo số nén (Cc) từ e e n  e n 1 Cc     log p log p n  log p n 1 Số 09/2020 tiêu vật lý nêu cho đất bùn sét khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang NỘI DUNG NHIÊN CỨU 2.1 Chỉ số nén Cc Chỉ số nén Cc đề cập nhiều tiêu chuẩn, quy phạm Việt Nam giới Chỉ số nén Cc xác định theo phương pháp Schmertmann trình bày hình 1, hệ số góc đường thẳng tuyến tính đường cong nén lún e-logp, tức độ dốc đường nén:  e n 1  e n log p n  log p n 1 (1) Hình Minh họa công tác xác định số nén Cc dựa vào biểu đồ quan hệ e – logp 2.2 Một số công thức thực nghiệm dự báo số nén (Cc) Hiện nay, giới có nhiều công thức thực nghiệm dùng để xác định số nén (Cc) từ hệ số rỗng ban đầu (e0), độ ẩm ban đầu (w0) hay giới hạn chảy (WL) thông qua việc phân tích hồi quy đơn biến hay đa biến Bảng tổng hợp công thức thực nghiệm xác định số nén (Cc) từ giới hạn chảy (WL), hệ số rỗng ban đầu (e0), độ ẩm ban đầu (w0) số tác giả nước -89- No 09/2020 Journal of Science, Tien Giang University Bảng Tổng hợp công thức thực nghiệm xác định số nén (Cc) số tác giả nước [3] Biểu thức thực nghiệm Hệ số R2 Áp dụng Tác giả Một số công thức thực nghiệm dự báo số nén Cc từ giới hạn chảy WL Cc  0,007WL   Sét phục chế Skempton (1944) Cc  0,0046WL  9 Sét Brazil Cozzolino (1961) C c  0,009WL  10  Sét cố kết thường Terzaghi Peck (1967) C c  0,006WL   0,59 Sét Hy Lạp Azzouz ctv (1976) phần Mỹ C c  0,21  0,008WL 0,77 Sét yếu Bangkok Adikari (1977) Một số công thức thực nghiệm dự báo số nén Cc từ hệ số rỗng ban đầu e0 C c  1,15e  0,35 C c  0,43e  0,84   0,256 Mọi loại sét Nishida (1956) Sét Brazil Cozzolino (1961) C c  0,4e  0,25 0,85 Sét Hy Lạp Azzouz ctv (1976) phần Mỹ Cc  0,22  0,29e 0,77 Sét yếu Bangkok Adikari (1977) C c  0,1882  0,3097e 0,88 Sét yếu Bangkok Sivandran (1979) Cc  0,57e  0,241 0,966 Sét Pháp Vidalie (1977) Sét Hàn Quốc Yoon ctv (2004) C c  0,37e  0,28 Một số công thức thực nghiệm dự báo số nén Cc từ độ ẩm ban đầu w0 Sét Hy Lạp Cc  0,01w  5 0,79 Azzouz ctv (1976) phần Mỹ C c  0,22  0,008w 0,77 Sét yếu Bangkok Adikari (1977) C c  0,0147 w  0,213 0,963 Sét Pháp Vidalie (1977) 2.3 Đánh giá công thức thực nghiệm có với số liệu thu thập Các số liệu sử dụng để đánh giá xác định từ thí nghiệm quen thuộc dùng phương pháp sấy khô để xác định độ ẩm (w0), phương pháp chỏm cầu Cassagrand để xác định giới hạn chảy (WL), thí nghiệm cố kết với dao vịng cố định để xác định hệ số rỗng ban đầu (e0) số nén (Cc) Mẫu lấy ống thành mỏng với phương pháp khoan rửa ba địa điểm khác địa bàn Mỹ Tho sau: Chợ Mỹ Tho, Phường 1, Tp.Mỹ Tho với mẫu độ sâu từ 2,2m đến 10m [4]; Bến tàu thủy du lịch, Tp.Mỹ Tho với 11 mẫu độ sâu từ 1,8m đến 8m [5]; Bồn chứa nhựa đường nóng, Cảng Mỹ Tho, Tp.Mỹ Tho với mẫu độ sâu từ 3,3m đến 9,2m [6] Tổng số mẫu dùng để đánh giá 24 mẫu -90- Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Tiền Giang Số 09/2020 Bảng Kết thí nghiệm thu thập số liệu 24 mẫu đất [4;5;6] Địa điểm cơng trình Bến tàu thủy du lịch Bồn chứa nhựa đường nóng Chợ Mỹ Tho Hệ số rỗng e0 1,319 1,342 1,330 1,233 1,233 1,402 1,274 1,233 1,271 1,384 1,233 1,913 2,069 2,080 1,902 2,045 2,022 1,244 1,699 1,577 1,160 1,279 1,226 1,072 Giới hạn chảy WL (%) 43 42 41 38 40 43 39 38 40 43 37 57 61 57 54 60 56 37,51 52,33 49,17 35,76 39,33 34,9 36,9 Độ ẩm w0 (%) 46,9 48,6 46,0 44,6 44,6 49,8 45,6 44,3 46,3 51,2 44,3 69,6 75,6 74,9 68,8 72,1 71,9 44,82 61,51 58,12 42,63 47,62 45,34 39,94 Chỉ số nén Cc 0,289 0,325 0,302 0,279 0,279 0,385 0,292 0,275 0,298 0,342 0,282 0,461 0,561 0,584 0,428 0,544 0,521 0,308 0,478 0,468 0,318 0,342 0,345 0,298 Bảng Thống kê kết thí nghiệm tiêu khác [4;5;6] TT Các tiêu Bến tàu thủy du lịch Thành phần hạt Hàm lượng hạt sạn: 0% Hàm lượng hạt cát: 17% Hàm lượng hạt bột: 39,6% Hàm lượng hạt sét: 43,4% Dung trọng tự  = 16,93kN/m3 nhiên Giới hạn dẻo Wp = 26,09% Góc ma sát  = 4o26’ Lực dính C = 7,5kN/m2 Bồn chứa nhựa đường nóng Hàm lượng hạt sạn: 0% Hàm lượng hạt cát: 16,7% Hàm lượng hạt bột: 35,3% Hàm lượng hạt sét: 48,0%  = 15,40kN/m3 Chợ Mỹ Tho Wp = 33%  = 3o00’ C = 7,7kN/m2 Wp = 30,52%  = 1o42’ C = 6,5kN/m2 -91- Hàm lượng hạt sạn: 0% Hàm lượng hạt cát: 16% Hàm lượng hạt bột: 38% Hàm lượng hạt sét: 46,0%  = 16,0kN/m3 No 09/2020 Journal of Science, Tien Giang University Hình Bản đồ phân bố vị trí cơng trình Kết đánh giá trình bày Hình 3, Hình 4, Hình theo đó: - Các cơng thức thực nghiệm xác định số nén (Cc) theo hệ số rỗng (e0) cho kết lớn so với kết từ thí nghiệm Trong đó, cơng thức thực nghiệm Yoon ctv (2004) cho kết gần - Tương tự, công thức thực nghiệm xác định số nén (Cc) theo độ ẩm ban đầu (w0) cho kết lớn so với kết từ thí nghiệm Trong đó, cơng thức thực nghiệm Azzouz ctv (1976) cho kết gần - Trong đó, cơng thức thực nghiệm xác định số nén (Cc) theo giới hạn chảy (WL) cho kết nhỏ so với kết từ thí nghiệm Trong cơng thức thực nghiệm Terzaghi cho kết gần Hình Tương quan số nén Cc với hệ số rỗng ban đầu e0 -92- Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Tiền Giang Số 09/2020 Hình Tương quan số nén Cc với giới hạn chảy WL Hình Tương quan số nén Cc với độ ẩm ban đầu w0 2.4 Xây dựng công thức thực nghiệm dự báo số nén dựa số liệu thí nghiệm Như trình bày phần 2.3 trên, kết hầu hết công thức thực nghiệm xác định số nén (Cc) tác giả nước cho kết có sai khác so với số liệu thí nghiệm thực Trên sở phương pháp hồi quy tuyến tính đơn biến, tác giả tiến hành phân tích hồi quy cho số liệu 24 mẫu thí nghiệm nhằm tìm quan hệ số nén (Cc) với: 1) Giới hạn chảy (WL); 2) Hệ số rỗng ban đầu (e0) 3) Độ ẩm ban đầu (w0) Kết phân tích hồi quy trình bày hình đến hình bảng -93- No 09/2020 Journal of Science, Tien Giang University Hình Quan hệ số nén Cc hệ số rỗng e0 cho 24 mẫu đất thí nghiệm Hình Quan hệ số nén Cc giới hạn chảy WL cho 24 mẫu đất thí nghiệm Hình Quan hệ số nén Cc độ ẩm w0 cho 24 mẫu đất thí nghiệm -94- Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Tiền Giang Số 09/2020 Bảng Kiến nghị phương trình tương quan 24 mẫu thí nghiệm STT Các tiêu vật lý liên quan Phương trình tương quan Tương quan R2 Hệ số rỗng ban đầu, e0 Cc  0,287e0  0,05 0,8906 Giới hạn chảy, WL Cc  0,011WL  0,123 0,861 Độ ẩm ban đầu, w0 C c  0,0081w  0,060 0,904 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Qua phân tích so sánh số liệu xác định số nén (Cc) từ cơng thức thực nghiệm số liệu thí nghiệm thu thập cho kết sau: - Hầu hết công thức thực nghiệm dự báo số nén (Cc) theo hệ số rỗng (e0), giới hạn chảy (WL) độ ẩm ban đầu (w0) theo công thức thực nghiệm tác giả nước không phù hợp với số liệu thu từ kết thí nghiệm đất bùn sét khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang - Trong công thức thực nghiệm dự báo (Cc) từ hệ số rỗng ban đầu (e0), giới hạn chảy (WL), độ ẩm ban đầu (w0) có 03 cơng thức thực nghiệm: 1) Yoon ctv (2004), 2) Azzouz ctv (1976), 3) Terzaghi cho kết gần - Tác giả sử dụng phương pháp hồi quy đơn biến để xây dựng 03 hàm dự báo số nén Cc với tương quan R2 số liệu thí nghiệm số liệu dự báo 80% phương trình tương quan số nén Cc với độ ẩm ban đầu w0 cho hệ số tương quan lớn R2 = 90,4% KẾT LUẬN Trong lĩnh vực xây dựng nói chung học đất nói riêng cơng tác thí nghiệm thường nhiều thời gian tốn chi phí Vì vậy, việc sử dụng tiêu vật lý xác định cách dễ dàng để dự báo tiêu học đất việc cần thiết Với mục đích nêu tác giả đề xuất 03 công thức thực nghiệm dự báo số nén đất bùn sét từ số liệu thu thập 24 mẫu đất khu vực Mỹ Tho với hệ số tương quan tương đối cao Trong thời gian tới, cần xây dựng công thức thực nghiệm dự báo số nén Cc cho lớp đất sét phía để xác định xác số nén Cc góp phần phục vụ cho công tác thiết kế, xây dựng cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp địa bàn tỉnh Tiền Giang nói chung khu vực Mỹ Tho nói riêng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Azzouz, A., R.J.Krizek, and R.B.Corotis (1976) Regression Analysis of Soil Compressibility, Soils Found Tokyo, Vol 16, No 2, pp 19-29 [2] Terzaghi, K and Peck, R B (1967) Soil Mechanics in Engineering Practice, 2nd ed., Wiley, New York [3] Trần Quang Hộ (2004) Cơng trình đất yếu, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, trang 22-27 [4] Đồn Địa chất thủy văn, địa chất cơng trình 803 Hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình đất xây dựng, Chợ Mỹ Tho, Tiền Giang -95- No 09/2020 Journal of Science, Tien Giang University [5] Đoàn Địa chất thủy văn, địa chất cơng trình 803 Hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình đất xây dựng, Bến tàu thủy du lịch, Mỹ Tho, Tiền Giang [6] Đồn Địa chất thủy văn, địa chất cơng trình 803 Hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình đất xây dựng, Bồn chứa nhựa đường nóng, Cảng Mỹ Tho, Tiền Giang -96- ... báo số nén đất bùn sét từ số liệu thu thập 24 mẫu đất khu vực Mỹ Tho với hệ số tương quan tương đối cao Trong thời gian tới, cần xây dựng công thức thực nghiệm dự báo số nén Cc cho lớp đất sét. .. thời đề xuất số công thức thực nghiệm dự báo số nén (Cc) từ e e n  e n 1 Cc     log p log p n  log p n 1 Số 09/2020 tiêu vật lý nêu cho đất bùn sét khu vực Mỹ Tho tỉnh Tiền Giang NỘI DUNG... học, Trường Đại học Tiền Giang Số 09/2020 Bảng Kiến nghị phương trình tương quan 24 mẫu thí nghiệm STT Các tiêu vật lý liên quan Phương trình tương quan Tương quan R2 Hệ số rỗng ban đầu, e0 Cc