BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Nghiên cứu khả ứng dụng bấc thấm vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết đất yếu Mã số đề tài: 21/XDSV01 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Tấn Huy Đơn vị thực hiện: Khoa Kỹ thuật Xây dựng Tp Hồ Chí Minh, 11/2022 LỜI CÁM ƠN Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, phòng Quản lý Khoa học Hợp tác Quốc tế, khoa Kỹ thuật Xây dựng Trường Đại học Công nghiệp Tp HCM tạo điều kiện thuận lợi để giúp đỡ tác giả suốt trình thực nghiên cứu hoàn thiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô Hội đồng nghiệm thu dành thời gian quý báu để đọc góp ý để tác giả hồn thành nội dung báo cáo đạt chất lượng tốt Cảm ơn gia đình, bạn bè q Thầy Cơ ln khích lệ, động viên giúp đỡ tác giả trình thực đề tài nghiên cứu khoa học Mặc dù cố gắng nhiều, thời gian lực có hạn, khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận thơng cảm đóng góp ý kiến nhà khoa học, quý Thầy Cô, cán quản lý Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 Tác giả Nguyễn Tấn Huy PHẦN I THÔNG TIN CHUNG I Thông tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu khả ứng dụng bấc thấm vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết đất yếu 1.2 Mã số: 21/XDSV01 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực đề tài SV Nguyễn Tấn Huy Khoa Kỹ thuật Xây dựng, ĐHCN Tp HCM Chủ nhiệm SV Nguyễn Tấn Phát Khoa Kỹ thuật Xây dựng, ĐHCN Tp HCM Tham gia 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng năm 2021 đến tháng 11 năm 2021 1.5.2 Gia hạn (nếu có): tháng 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng năm 2021 đến tháng 11 năm 2022 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 15 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Phần lớn cơng trình Việt Nam giới bị tác động nhiều lớp cấu tạo địa chất bên cơng trình Trong đó, q trình lún cố kết đất vấn đề cần phải giải để cơng trình khử lún an toàn phù hợp với tiến độ thi cơng cơng trình Chúng ta biết phương pháp sử dụng bấc thấm kết hợp với gia tải trước bấc thấm kết hợp bơm hút chân không sử dụng rộng rãi khu vực đất yếu ngồi nước Bấc thấm có chức đẩy nhanh tốc độ thoát nước trình cố kết đất phần làm tăng sức kháng cắt đất yếu Đến nay, bấc thấm phần lớn chế tạo có lõi bên nhựa bên lớp vải tổng hợp, có mối quan tâm đáng kể ảnh hưởng chúng đến môi trường lớp đất mực nước ngầm phía cơng trình Việc sử dụng vật liệu nhựa để làm bấc thấm cần phải dần hạn chế để bảo vệ môi trường hệ sinh thái Đồng thời loại vật liệu tự nhiên có sẵn thiên nhiên, thân thiện mơi trường phổ biến thời gian gần đây, mở hội nghiên cứu phát triển cho loại vật liệu thiên nhiên Đề tài này, tác giả lựa chọn loại vật liệu tự nhiên gần gũi với người để tiến hành nghiên cứu khảo sát Chúng ta biết sơ dừa loại vật liệu phế thải có khả phân hủy sinh học cao Việc ứng dụng loại vật liệu phế thải để phục vụ cho công tác xây dựng vừa xử lí lượng rác thải hữu thành công lớn công tác nghiên cứu Do đó, tác giả tiến hành nghiên cứu để đánh giá khả sử dụng phương pháp thay cho vật liệu bấc thấm cũ chế tạo nhựa để làm vật liệu nước phục vụ cho cơng trình thực tế Mục tiêu Đánh giá so sánh ứng xử lún tốc độ cố kết đất yếu sử dụng loại bấc thấm chế tạo loại vật liệu khác bấc thấm chế tạo nhựa bấc thấm chế tạo vật liệu thiên nhiên (sơ dừa) Từ đó, mở hướng nghiên cứu sâu với mục tiêu cuối đề xuất lựa chọn loại vật liệu thiên nhiên để chế tạo thay vật liệu cũ bấc thấm chế tạo từ nhựa để hạn chế ô nhiễm môi trường hệ sinh thái Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu này, thí nghiệm lún cố kết thực ba trụ đất có kích thước thơng số với đường kính trụ 160mm, chiều cao khoảng không trụ 450mm Trụ làm vật liệu thủy tinh để đảm bảo độ cứng thành nhằm khống chế biến dạng theo phương ngang, từ tạo mơ hình lún cố kết chiều Mơ hình lún cố kết xây dựng với dạng thoát nước chiều biên trên, chiều dày lớp cát bên bố trí khoảng 75 mm, chiều dày lớp đất yếu 375 mm nằm bên lớp cát, lớp cát lớp đất yếu ngăn cách lớp giấy thấm nước có tác dụng ngăn cản hòa lẫn lớp cát bên xuống lớp đất yếu bên Các bấc thấm TH TH dài 350 mm tính từ mặt lớp cát Tải trọng lên trụ đất truyền tải thông qua thép đặt theo đường kính trụ nằm bên bề mặt lớp cát với tác dụng truyền phân bố tải trọng Thước vải dán trực tiếp lên thành trụ để đo độ lún khối đất trình cố kết tải trọng gây Chi tiết thiết bị mơ hình thí nghiệm trình bày qua Hình - Trụ 1: trụ đất chứa đất bùn yếu cắm bấc thấm tự nhiên - Trụ 2: trụ đất chứa đất bùn yếu có cắm bấc thấm thông thường - Trụ 3: trụ khơng có gia cố bấc thấm Hình 1: Hình ảnh mơ hình thí nghiệm Tổng kết kết nghiên cứu Kết lún cố kết suốt q trình thí nghiệm ghi tổng hợp ứng với mốc thời gian tải trọng theo thời điểm Bảng trình bày kết thí nghiệm ứng xử lún cố kết mẫu trụ gia cố loại bấc thấm khác Bảng 1: Kết lún suốt trình thí nghiệm Thời gian cụ thể 16h 16h8p 16h15p 16h20p 16h30p 16h40p 13h40p 10h45p 14h25p 8h10p 12h30p 11h 9h 10h 11h 12h 9h 10h 13h 14h 12h 13h 13h 13h 14h Ngày tháng 10 tháng 11 tháng 14 tháng 17 tháng 20 tháng 21 tháng 22 tháng 23 tháng 24 tháng 26 tháng 28 tháng 29 tháng tháng tháng 4 tháng tháng tháng tháng tháng Tải trọng (kg) kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg 11 kg 11 kg 11 kg 11 kg 11 kg 11 kg Bấc thấm tự nhiên 7.8 8.1 8.2 8.3 10.2 10.4 10.4 10.4 10.5 10.6 10.6 10.6 10.7 10.8 10.9 11 11 11 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.6 Độ lún (cm) Bấc thấm Không gia cố nhân tạo bấc thấm 0 7.5 7.5 7.7 7.5 7.75 7.5 7.8 7.5 10.1 8.1 10.3 8.9 10.3 8.9 10.3 8.9 10.4 10.5 10.5 10.5 10.6 9.1 10.6 9.2 10.7 9.2 10.7 9.2 10.7 9.2 10.7 9.2 10.8 9.3 10.9 9.4 11 9.5 11.1 9.5 11.1 9.5 11.1 9.5 Dựa vào thông số bảng tổng hợp tác giả trình bày biểu đồ thể độ lún cố kết loại bấc thấm chế tạo từ loại vật liệu khác Đề tài nghiên cứu khả ứng dụng bấc thấm vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết đất yếu cho thấy tín hiệu khả quan việc tiếp cận với loại vật liệu có sẵn tự nhiên thân thiện mơi trường Dựa vào kết thể biểu đồ độ lún cố kết suốt q trình thí nghiệm mẫu bấc thấm gia cố loại vật liệu khác cho thấy mẫu (bấc thấm chế tạo sơ dừa) mẫu (bấc thấm nhựa thông thường) phát huy tác dụng nhiều so với mẫu (không gia cố bấc thấm) Độ lún bấc thấm tự nhiên (sơ dừa) có phần nhanh so với bấc thấm nhân tạo, riêng mẫu đất không gia cố bấc thấm có độ lún thấp nhiều so với loại có gia cố bấc thấm Đánh giá kết đạt kết luận Dựa vào kết độ lún Bảng biểu đồ thể độ lún cố kết mẫu bấc thấm chế tạo từ loại vật liệu khác cho thấy độ lún đất yếu bình có gia cố bấc thấm tự nhiên sử dụng sợi sơ dừa lớn thời điểm quan sát Độ lún lớn nhiều so với trường hợp bình thứ khơng sử dụng bấc thấm lớn bình đất yếu sử dụng bấc thấm nhựa thông thường, nhiên kết khơng đáng kể, khác biệt độ lún bình bình đáng kể tải trọng lớn cấp tải 11kg Điều cho thấy sợi sơ dừa có tiềm để sử dụng thay vật liệu bấc thấm chế tạo nhựa để tăng tốc độ cố kết đất yếu Từ cho thấy khả sử dụng loại vật liệu tự nhiên để sử dụng việc sản xuất loại vật liệu thoát nước thẳng đứng sử dụng công nghệ gia cố đất yếu Kết nghiên cứu làm tiền đề cho nghiên cứu sâu cho việc thu thập thêm nhiều thông số, liệu loại vật liệu sơ dừa để phục vụ cho công tác chế tạo bấc thấm Đề xuất nghiên cứu đánh giá sâu khả phân hủy loại bấc thấm chế tạo sơ dừa môi trường khác phù hợp với điều kiện thi công thực tế ( gần ao, bùn, khu phế thải,…), từ nghiên cứu loại chất bảo quản kiểm soát thời gian phân hủy sợi sơ dừa suốt trình khử lún Cách bố trí sợi sơ dừa ảnh hưởng lớn đến trình khử lún, cần phải nghiên cứu thêm mở rộng hướng nghiên cứu để hoàn thiện sản phẩm cuối đưa bấc thấm tự nhiên chế tạo sơ dừa cơng trình thực tế để phục vụ cho công tác khử lún xây dựng Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Tóm tắt tiếng Việt Bấc thấm loại vật liệu giúp đẩy nhanh vai trò cố kết đất yếu Công nghệ xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp với gia tải trước sử dụng rộng rãi khu vực ngồi nước Trong vai trị xử lý đất yếu, bấc thấm có chức đẩy nhanh tốc độ cố kết phần làm tăng sức kháng cắt đất yếu Cho đến bấc thấm sản xuất từ loại vật liệu nhựa dẻo (polymeric prefabricated vertical drain), gần có mối quan tâm đáng kể đến ảnh hưởng chúng đến môi trường lớp đất mực nước ngầm phía cơng trình xây dựng Trong báo này, nhóm tác giả đề xuất sử dụng loại vật liệu tự nhiên phế thải vật liệu sợi sơ dừa để làm chức thoát nước thẳng đứng loại bấc thấm thông thường sử dụng Đề xuất nghiên cứu nhằm mục đích tận dụng vật liệu có sẵn, phổ biến Việt Nam, khả phân hủy sinh học cao, qua cải thiện mơi trường đất gia cố Để thực nghiên cứu này, nhóm tác giả thực số thí nghiệm cố kết trụ đất phòng với điều kiện cố kết khác như: trụ đất có gia cố bấc thấm thông thường, gia cố bấc thấm sợi sơ dừa trụ đất cịn lại khơng có gia cố Kết thí nghiệm cho thấy rằng, vật liệu phế thải sơ dừa sử dụng để thoát nước tốt vật liệu bấc thấm nhựa dẻo Kết nghiên cứu làm tiền đề cho nghiên cứu cho việc sử dụng bấc thấm thiên nhiên điều kiện sản xuất áp dụng Việt Nam Tóm tắt tiếng Anh It is well-known that soft soil treatment technology using prefabricated vertical drain (PVD) combined with preloading is widely used in soft soil areas in Vietnam and around the world In the role of soft soil treatment, the function of PVDs is that accelerates the consolidation rate and increases the shear strength of the subsoil In practice engineering, the PVDs have been manufactured from polymeric prefabricated vertical drains, so there has recently been considerable interest in their environmental effects in the soil and groundwater levels below the construction In this paper, the authors propose to use a waste natural material such as fibrous material such as coconut fiber to perform the function of vertical drainage as conventional PVDs This research proposal aims to take advantage of available materials, common in Vietnam, with high biodegradability, thereby improving the environment in the soft soil improvement To carry out the research, the authors will perform a serious consolidation experiments of soft soil column in the laboratory with various conditions such as: soil column installed by conventional PVDs; soil column installed by natural PVDs (using the coconut fiber) and soil column without drainage installation Experimental results show that coconut fiber waste material can be used to drain as well as the current PVDs The research results serve as a premise for further studies on the use of natural PVDs in production and application conditions in Vietnam III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo Kết nghiên cứu (sản phẩm dạng 1, 2, 3) Sản phẩm đề tài thuộc dạng (bài báo/báo cáo khoa học) TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt Nghiên cứu khả ứng IUH dụng bấc thấm vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết đất yếu IUH Nghiên cứu khả ứng Hội nghị khoa học trẻ dụng bấc thấm vật cấp trường liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết đất yếu Tham dự hội nghị Ghi chú: - Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chấp nhận có ghi nhận địa cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp HCM cấp kính phí thực nghiên cứu theo quy định - Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm phần phụ lục minh chứng cuối báo cáo (đối với ấn phẩm sách, giáo trình cần có photo trang bìa, trang trang cuối kèm thông tin định số hiệu xuất bản) IV Tình hình sử dụng kinh phí T T Nội dung chi A Chi phí trực tiếp B Công lao động Th khốn chun mơn Ngun, nhiên vật liệu, Thiết bị, dụng cụ Cơng tác phí Dịch vụ thuê Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu kỳ In ấn, Văn phịng phẩm Chi phí khác Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nước Tổng số Kinh phí duyệt (triệu đồng) Kinh phí thực (triệu đồng) 15.000.000 15.000.000 0 15.000.000 15.000.000 Ghi V Kiến nghị (về phát triển kết nghiên cứu đề tài) Kết nghiên cứu bước đầu cho thấy tiềm phát triển loại vật liệu sơ dừa công tác chế tạo bấc thấm để thay cho vật liệu bấc thấm chế tạo nhựa, đề xuất nghiên cứu sử dụng loại công cụ thí nghiệm tiên tiến thiết bị đại để phân tích làm rõ để sớm đưa loại vật liệu sơ dừa chế tạo làm bấc thấm đưa vào cơng trình thực tế VI Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng sản phẩm nêu Phần III) Sản phẩm đề tài nghiên cứu thuộc dạng báo liệt kê Phần III Cụ thể báo sau: 1) Nguyễn Tấn Huy, Nguyễn Thị Phương Linh, Nguyễn Tấn Phát, Nguyễn Bá Phú (2022) “Nghiên cứu sử dụng bấc thấm làm vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết đất yếu” Tạp chí Khoa học Công nghệ - Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Tp HCM, ngày 16 tháng 11 năm 2022 Khoa Kỹ thuật Xây dựng PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (báo cáo tổng kết sau nghiệm thu, bao gồm nội dung góp ý hội đồng nghiệm thu)