Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng lún, nứt đê sông và đề xuất giải pháp xử lý với đê tả Hồng từ km81+000 đến km101+000 tỉnh Hưng Yên

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

LUAN VĂN THAC

DE TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC YEU TO ANH HƯỚNG DEN HIEN TUQNG LON, NÚT DE SONG VA DE XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ VỚI DE TẢ HONG

‘TU KM81+000 DEN KM101+000 TINH HUNG YEN

LỜI CAM DOAN

“Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết

‘qua nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ

bắt kỳ một nguồn nào và đưới bắt kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tải liệu tham khảo.

LỜI CÁM ƠN

"Tác giả xin trân trọng cám ơn các thay, cô và các đồng nghiệp tại phòng Đảo tạo

Đại học và Sau đại học đã đóng góp ý kiến cho việc soạn thảo tai liệu Luận vănthạc sĩ này.

MỤC LỤC

MỞ DAU 1 1 Tỉnh cấp thiết của đ ti 1 2 Mục đích của dé tài và phạm vi nghiên cứu 1 3 Cách tiếp cận va phương pháp nghiên cứu.

4, Kết qua dự kiến đạt được,

CHUONG 1: TONG QUAN THỰC TRANG LUN, NUT DOAN DE TRONG VUNG NGHIEN CUU

1.1, Giới thiệu chung

1.2 Thực trạng lún nút mặt dé dé tả Hồng tỉnh Hung Yên

1.2.1 Gia cố mặt dé tinh Hưng Yên

1.2.2 Đánh giá nguyên nhân sơ bộ.1.2.3 Biện pháp đã áp dụng xử lý. 1.3 Kết luận Chương 1

CHƯƠNG 2: PHAN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC YEU TO ANH HUONG GÂY LUN, NUT CAC DOAN DE 10 2.1, Anh hưởng của rung động đến khối dip 10

2.1.1 Nghiên cứu ảnh hướng tải trong động ngắn hạn đến mặt đường mềm 10

2.1.2 Nghiên cứu áp lực bánh xe 6 tô trên mặt đường của của Viện Khoa họcvà Công nghệ Giao thông vận tải " 2.2 Ảnh hưởng của đắt đắp có hàm lượng hạt sét, bụi cao đến khôi đắp 2 2.2.1 Khải niệm và tinh chất của khoáng vật sét 2 2.2.2, Ảnh hưởng của tính trương nở đến khối đắp 30 2.3 Ảnh hướng của nền đất yếu chưa xử lý đến khối đắp 35

2.3.1 Khái niệm về đắt yếu 35

2.3.2 Ảnh hưởng của nền đất yếu chưa xử lý đến khối đắp 38

2.4, Ảnh hưởng do thi công nâng cấp, mở rộng dé không đảm bảo chất lượng 6

2.4.1 Ảnh hưởng của lu đầm 46

3.4.2 Ảnh hưởng của thi công nổi tiếp khối đắp mới và thân đê cũ 50

2.4.3 Ảnh hưởng của loại đắt đắp thân đề st

2.4.4, Ảnh hưởng của độ chất

2.4.5, Ảnh hướng của ti

2.4.6, Ảnh hưởng gây nứt bê tông nhựa.

độ thi công quá nhanh

2.4.7, Ảnh hưởng gây nứt bê tông xỉ ming,

3.1.1, Các tiêu chun, quy phạm áp dụng

3.1.2, Biện pháp thi công3.13 Tổ chức th công

3.2 Giải pháp sử dụng vải địa kỹ thuật ting cường én định đề3.21 Các tiêu chuẩn, quy phạm áp dụng

3.2.2 Biện pháp thi công

3.2.3 Tổ chức thi công

3.3 Giải pháp Có kết thoát nước thẳng đứng — giếng cát

33.1, Các tiêu chuẳn, quy phạm áp dụng3.32 Biện pháp th công

3.33 Trình tự th công

3⁄4, Giải pháp xử lý nén cổ kết thoát nước thẳng đứng ~ cọc cát

3.4.1 Các tiêu chuẩn áp dụng.

3.4.2 Chuan bị thi công3.4.3 Biện pháp thi công3.4.4, Các bước thi công

3.4.5 Tổ chức giám sát chất lượng thi công,

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình 1.1 Nứt mặt để Tả Hồng tinh Hưng Yên đoạn ke81300, 4 Hình 1.2 Để Tiền giang ~ Bắc Giang 4 Hình 1.3 Đề hữu uống K21-K59-Bắc Ninh 4 Hình 1.4 Đề Hữu Hồng -Hà Nam (km 129,5 km 136 khảo sát 4/2018) 4

Hình 1.6 Mat cất đại điện gia cổ bể tông mặt để Tả Hồng ~ Hưng Yên 6

Hình 17, Xe ti nặng vẫn lưu thông trên đẻ, sau khi xây ra hiện tượng 7Hình 1.8 Vét nit mới vẫn ip tục phát rién theo th gian và Không gion, 5

Hình 1.10 Mặt dé bị hư hỏng 8Hình 1.11, Mặt đường được làm phẳng tạm thời bằng gạch vỡ 9

Hình 2.1, Kết qua lún dọc do ti hiện trường và tính toán trên mô hình B

Hinh 2.2 Tính toin phản ứng động mặt đường tại đáy lớp asphalt ở 3200C laHình 2.3 Tính toán phản ứng mặt đường tại đáy lớp asphalt ở S00C ứng với tai trọng. inh 2.6 Tương quan giữa ti trong trục và chi s6 nứt môi mặt đường 8 Hình 2.7, Tương quan giữa ti trong trục và lún vệt bánh xe mặt đường 9Hình 2.8 Thi nghiệm hiện trường của Viện KHCN Giao thông Vận ti 20Hình 29 Tương quan giữa tải trọng trực và dp lực bánh xe trên một đường 21

Hình 2.10 Tương quan giữa tai trọng trục và diện tích vệt bánh xe trên mặt đường 21

Hình 2.11 Phân tổ đơn vị của khoáng vật sết 23

Hình 2.12 Sơ đồ cấu trúc mang tỉnh thé dang lớp lưới 23

Hình 2.13 Các kiểu cấu trúc lưới 24 Hình 2.14 Cầu trúc đặc biệt trong đất sét 26 Hình 2.15 Dường cong nén lún trên dit trương nở 30

Hình 2.16, Độ bền site chống cất trong hai điều kiện trương nở khác nhau,kiệ

Mình 2.17 Lực dính và góc ma sát theo thời gian trong ditrương nở có áp.

Hình 2.18, Sự thay đổi áp lực nước lỗ rồng theo quá trình trương nởHình 2.19, Xu hướng trương nở theo hai phương trên đắt chế bị

Hình 2.20, Phá hoại do trượt sâu dang đường cong tron

Hình 2.21 Kiểu phá hoại xảy ra sau khi dio dip đất

Hình 2.22 Tinh toán ôn định theo cung trượt trụ tron Hình 2.23 Phá hoại nền dip do lún tồi

Hình 2.24, Sơ đồ tính toán của Matar và Saleneon

Hình 2.25, Loại máy dim rung 25T AMMANN ACS150.

Hình 2.26, Ảnh hưởng của công dim đến kết cfu đắt (theo Lambe, 19588).

Hình 2.27, Kết cầu nén đường phạm vi để cũ không đạt độ chất

Hình 2.28, Sơ đồ loại hu hỏng cóc găm

Hình 2.29, Nguyên nhân gây ra hư hỏng c‹ c gầm do xe ải đi ra mép đườngHình 2.30, Anh hư hỏng cóc gm đường giao thông

Hình 2.31, Hự hỏng vết nứt lớn (bề rộng vết nứt >Smm) Hình 2.32, Ảnh vết nứt ngang.

Hình 2.33 Sơ đồ các dạng nứt lưới.

Hình 2.34, Bong tre vật liệu đường nhựa

Hình 2.35, Sơ đổ hình thải bong tóc

Hình 2.47 Cắt ngang địa chit dé tả Hồng, Hưng Ye: 6

Hình 2.48 Sơ đỗ tinh dé tả Hồng, Hưng Yên, THỊ — Tải trọng thiết kế TỊ

Hình 2.49 Kết quả dn định tính dé tà Hồng, Hưng Yên, THỊ ~ Tải trọng thiết kể 72

Hình 2.50 Sơ đồ tính dé tả Hồng, Hưng Yên, TH2 — Tai trọng 30 tấn 73

Hình 2.51 Kết qua tinh ôn định dé ta Hồng, Hưng Yên, THÊ ~ Tải trong 30 tin 74 inh 2.52 Mô hidnh tỉnh biển dang dé ta Hồng, Hưng Yên, THỊ — Tải trọng 12 tắn 75 Hình 2.53, Bigu đồ chuyển vj tổng để aH

Hình 2.54, Kết quả chuyển vi đứng điểm giữa tim dé tả Hồng, Hưng Yên, THỊ trọng 12 tin (Uy=0.195m).

inh 2.55 Mô hình tính biển dang đề tả Liền

„ Hưng Yên, THỊ ~ Tai trọng 12 tấn 75Tải76Hung Yên, TH2 ~ Tải trọng 30 tin 76

Hình 2.56 Biểu đồ chuyển vị tổng dé ta Hồng, Hung Yên, TH2 ~ Tai trong 30 tắn 77

Hình 2.57 Kết quả chuyển vị đứng điểm giữa tim dé tả Hồng, Hưng Yên, TH2 ~ Tải trọng 30 tin (Uy=0.296m),

Hình 3.1 Tang cường én định tổng thể đê bằng bệ phân áp,Hình 3.2 Mặt cắt mở rộng bản day dé - tăng hệ số mái Hình 3.3 Mặt cắt để quây bằng đất đồng chất

inh 3.4 Mặt cắt để quây ding cọc bản và thanh chống kết hợp với dip đắt Hình 35 Đê quây bằng cọc vin đơn và kép

inh 3.6 Tang cường ổn định để bằng vải địa kỹ thuật Hình 3.7 Trinh tự thi công vải địa kỹ thuật

Hình 3.8 Mặt cất ngang điễn hình giao

Hình 3.9 Mặt cắt điển hình xử lý nén đất yêu bằng cọc cất in bằng giếng cát

Hình 3.10 Mặt cắt ngang điền hình xử lý nên bằng cọc xi măng đất Tình 3.11 Mô hình và sơ đồ thi công cọc Xi ming - đắt

Hình 3.12, Giải pháp khối dp trên nền cọc cứng và vải địa kỹ thuật

Hinh 3.13, Đồng cọc thẳng đứng trên cạnHình 3.14 Đồng cọc xiên đưới nước

inh 3.15 Mat cắt ngang điễn hình giải pháp thay nén đắt yêu bằng đắt tt hơn

Bảng phân loại tương nở theo SNIP 02-05-08-85

Phan loại trương nở theo USBR

‘Yeu cầu về nên đường theo iêu chuỗn TCVN40542005 Yeu cầu chiều rộng chẳng mi

Các đặc trưng kỹ thuật yêu cầu của cất lâm giếng cit Các đặc trưng kỹ thuật của cất thoát nước.

Các đặc trơng kỹ thuật yêu cầu của bản thoát nước ngangLựa chọn loại vải địa kỹ thuật phân cách

Các đặc trưng kỹ thuật yêu cẩu của vải địa kỳ thuật phân cách Số lượng cọc thí nghiệm nén tinh cọc đơn

Số lượng cọc thí nghiệm nén tinh cụm cọc Chiều day lớp đắt ớt nằm trên mực nước ngim.

MO DAU 1 Tính cấp thết của để tài

Việt Nam có hệ thống dé diễu có quy mô rit lớn với khoảng 13.200 km đẻ, trong đồ có gần 2.600 km để biển và Khoảng 10.600 km để sông (2.633 km để từ cấp HI đến cấp đặc biệt côn ạ là để dưới cắp III và để chưa được phân cấp) Hệ thống dé Bắc bộ và

Bắc trung Bộ: BE cắp đặc biệt (đê nội thành Hà Nội là 37,09 km, Để cấp [ là 526,7

kem, Để cắp I 1à 707,8 km, Để cắp HH là 1.229.5 km, Dé đưới cắp Il là 3.1150 km, Những năm trước đây, chức năng chính là ngăn lũ Trong thời kỳ này các dang sự cổ. chủ yéu là sat trượt, thẩm lậu, mối, v.v Khoảng 10 năm trở lại đây, ngoài chức năng ngăn lũ, để còn đóng vai trò quan trong để phát triển kinh tế - xã hội là kết hợp thành tuyển đường giao thông huyết mạch Chính vì vậy, nhiễu tuyển để đã được nâng cấp thành đường ôtô đồng bằng cấp IV, có lưu lượng xe lưu thông lớn Nhiều huyền để

khác đã được đầu tư, nâng cấp theo chương trình cứng hóa mặt đê thành các tuyển

đường giao thông nội vũng

Đề tải đặt vấn dé nghiên cứu cơ chế gây lún, nứt mặt đường (đê) khi kết hợp với giao.

thông và đề xuất các giả pháp xử lý

Xi ất phát từ thực trạng trên, tác giả chon dé tài luận văn thạc sĩ là: “Nghién cứ các yếu tổ ảnh hưởng dén hiện trựng lún, mút dé sông và dé xuất giải pháp xứ lý với đê Tả Hồng từ ku81+000 dén km101+000 tỉnh Hưng Yên” làm luận van tốt nghiệp thạc sĩ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rõ rét

2 My đích của để tài và phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục dich

Nghiên cứu cơ chế, các yêu tổ ảnh hưởng gây lún, nút mặt đề sông và đề xuất giải pháp xử lý sự cỗ lún, nức Ap dung cho một đoạn dê trên đề Tả Hồng ~ Humg Yên.

2.2 Phạm vi nghiên cứu

Pham vi nghiên cứu là từ Km81+000 đến Km101+000 đê Tả Hồng - Hưng Yên.

2 tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tp cận

- Tiếp cận thực thiện trường lần, nút mặt để sông có yêu cầu kết hợp giao thông “Tiến hành điều tra thực địa;

- Tiệp cận sự cố tương tự ở những nước có điều kiện tương tự Việt Nam Vi dạ: Trung › An Độ:

- Tiếp cận thông qua các thí nghiệm trong phòng và hiện trường; sử dụng mô hình toán để xác định cơ chế gây lún, nứt;

3.2 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp kế thừa thông qua thu thập, phân tích tổng hợp tải liệu: Thông qua tài

liệu về điều tra, tài liệu đề tài các cấp về dé sông thuộc khu vực nghiên cứu, từ đó làmrõ mức độ lún, nút mặt đường (40); Qua các kết quả nghiễn cổu của cc nước cổ cũng điều kiện để định hướng phương pháp giải quyết vẫn đề

- Phương pháp sử dụng mô hình toán: Dựa trên các sự cổ lún, nứt đê dién hình để môi

phỏng lại điều kiện làm việc, xác định các yếu tổ chính gây lún, nứt mặt đường (đề)

đồng thời giải thích các hiện tượng đã xáy ra Tử đó, xác định cơ chế gây ra sự cổ lún, nứt mặt để

4 Kết quả dự kiến dat được

= Tổng quan được thực trang lún, nit mặt để sông khi để có kết hợp với mục đíchđường giao thông;

= Xác định được cơ chế in, nứt và các yéu tổ nh hướng đồn Kin, nút mặt để sông

hợp đường giao thông trong khu vực ngl cửu;

= DE xuất được các giải pháp phòng ngừa, hạn chế sự cổ lún, nữ; ~ Ap dụng cho một đoạn đê Tả Hồng - Hưng Yên.

CHƯƠNG 1: TONG QUAN THỰC TRANG LUN, NUT DOAN DE TRONG VUNG NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu chung

Hiện nay, hệ thống đề điều trên khắp đất nước có quy mô lớn với khoảng 13.200 km

để, trong đô có gin 2,600km để biển và khoảng 10,600 km để sông Trên thực Ế, từ Khi bit đầu hình thành đẻ, ngoài chức năng chính là ngăn lũ, dé còn kết hợp với giao thông Tuy nhiên, do ban đầu mặt đê còn nhỏ va yêu edu phát triển kinh tế xã hội chưa sao, nên giao thông chủ yếu là cho người và các phương tiện nhỏ lưu thông Trong giai đoạn này, các sự cố chủ yêu của đê là sat mái, thảm lậu, vvv Sau khi thống nhất đất nước, yêu cầu vỀ cứu nạn, cứu hộ và phát tiển kinh tế liên vũng cũng như để han chế các hình thức sự cỗ của đê nên đã được các cấp quản lý đặt ra Sau đó, việc cứng hóa mit dé bằng bê tông đã được thực hiện cho nhiđoạn đê Ở những đoạn dé chỉ lưu.

thông với lưu lượng xe ở mức độ đường giao thông nông thôn với ải trọng HLI3 trở xuống, mặt dé bê tông đã cứng hóa vẫn đảm bảo độ bền, không bị lún, nứt mặt đê “Trong khoảng gin 20 năm trở lại đây, như cầu phát triển kính tế - xã hội tang lên, hệ

thống đường giao thông trở nên quá tải cùng với đó là chính sách cho phép các nhà

đầu tư BOT trên các đoạn đường cũ, tit cả các kết quả đó dẫn đến các xe lưu thông

trên đường tìm cách tránh những đoạn đường quốc lộ có thu phí, các đoạn đê đã được.

cứng hóa mặt trở thành nơitrung xe cộ lưu thông với mật độ lớn Hiện trạng mặt đê bị lin nút xây ra ở nhiều đoạn đê và ở khắp các tỉnh đồng bằng sông Hồng Qua chuyển đi thu thập số liệu và đi thực địa các đoạn dé ở các tinh đã ghi nhận được thực trạng lún nứt mặt đê trong vùng nghiên cứu,

Những năm trước đây, chức năng chính là ngăn lũ Trong thời kỳ này các dạng sự cổ

chủ yêu là sat rượt, thẩm lậu, mối, vi Khoảng 10 năm tr lại đây, ngoài chức năng

ngăn lũ, để còn đóng vai trò quan trong để phát triển kinh tế - xã hội là kết hợp thành.

tuyến đường giao thông huyết mạch Chính vi vậy, nhiễu tuyển để đã được nâng cấp thành đường ô tô đồng bằngip LV, có lưu lượng xe lưu thông lớn Nhiều tuyển để khác đã được đầu tư, nâng cấp theo chương trình cứng hóa mặt đê thành các tuyến đường giao thông nội vũng Khi đó bit đầu xuất hiện hiện tượng lún, mit mặt đề Một số ví dụ về sự cổ lớn nứt như sau:

~ Đề Tả Hồng ~ Hưng Yên (đoạn lơ 81km 101)

Tình 1.1 Nút mặt dé Tả Hỏng tinh Hưng Yên đoạn lo 81 +300

~ Đề tinh Bắc Giang, Bắc Ninh:

Hình 1.2 Đề Tién giang ~ Bic Hình L3 Bé hữu Đuống K2I-KS9-Bắc Giang Ninh:

~ Dé tỉnh Hà Nam:

Hình 1.4 Đề Hữu Hằng =Hà Nam (km 129,5 +lm 136 khảo sắt 4/2018) Từ các số liệu khảo sát cho thấy, từ sau năm 2010 đến nay, quy mô va mức độ của hiện tượng lần, nứt mặt để ngày cảng ting lên Ngày cảng phổ biển trên địa bàn của 19 tinh có đề sông do TW quản lý từ Hà Tĩnh tr ra, đặc bit la trên địa bản 11 tỉnh đồng bằng sông Hồng Từ đó cho thị

mặt để sẽ xây ra ngày cảng ph biến hơn và sẽ trở thành nguyên nhân chính của sự cổ để điều, nếu như chúng ta không có biện pháp kỹ thuật xử lý và hạn chế kịp thời.

trong những năm trước mắt và lâu dải, sự cổ lún, ức

1.2 Thực trạng lún nứt mặt đê đê tả Hồng tinh Hưng Yên 1.2.1 Gia cỗ mặt dé tinh Hưng Yên

Dự án Đầu ne xây dựng cùng cổ, nâng cắp Để tả sông Hang, tinh Hưng Yên đoạn Km 6+š94 đến Km 124+824 do Chỉ cục Dé điều và Phòng chống Lụt bão tỉnh Hưng Yên làm chủ đầu tư đã được Khảo sit, lập thiết kế bản vẽ th công và dự toán Sau đồ tiền ảnh thi công xây dựng từ năm 2010 Mục figu của dự ân là nâng cao khả năng chống, |i cho dé, bảo vệ tính mang, tải sản của Nhà nước và nhân dân các tỉnh Hưng Yên, HảiDương, Bắc Ninh và Thủ đô Hà Nội, tạo tuyển đường huyết mạch, đáp ứng nhu cầu.giao thông góp phần thúc diy phát tiễn du lịch, nâng cao mức sống của Nhân dân vùng ven sông Hỗng Đồng thời giải quyết cơ bản hiện tượng sat lở, thẩm lậu, đùn si của để, giảm thiểu nguy cơ vỡ để đột ngột khí có bão, i vượt tin suất thiết kế, Dự ấn

có chiều đài 48 km, chạy dọc theo dé tả sông Hồng từ địa bàn xã Xuân Quan ~ Văn

Giang di qua các huyện Khoái Chia, Kim Động đến điểm cuỗi là phường Minh Khai ~ Tp Hưng Yên Quy mô của dự án bao gdm dip tôn cao, áp trúc mở rộng mặt để và cơ Sng lũ thiết kể, Nhìn chung, công đề hiện tại về phía đồng, dim bảo cao trình đi

trình đã dap ứng được mục tiêu dé ra Tuy nin, do một số lý do khách quan và chủ

quan trên đoạn dé nảy đã có một số lần xảy ra sự cố, kể cả trước và sau khi khi nâng

sắp mở rộng để Các sự cổ thường xảy ra vào mũa khô và lap di lặp lại nhiều lần ở phạm vi km 81100: km 82250 Vì vậy cần nghiên cứu tìm nguyên nhân để xử lý dứtđiểm hiện tượng này.

Hình 1.5 Mặt bê tông bị vỡ nắt

Mat để Tả Hồng — Hưng Yên được kết cu từ trên xuống dưới na như sau

~ Mặt đường là lớp bê tông M 200 đây 20cm;

- iit dip thin dé (1): thành phần sét pha mâu nâu gu, trang thái déo cứng đến nữa cứng, chiều day trung bình lớp khoảng 6,7m;

- Lớp (2) sét pha miu xám nâu, trang thái đẻo mềm, chiễu dày trung bình lớp khoảng,2.ấm;

- Lép (3) sốt pha miu xim ghi, xâm đen trang thái đềo chảy, chiều dây trung bình

= Dưới cũng là lớp (4) cát hạt nhỏ mẫu xảm ghỉ trang thai chặt vừa.

Hiện trang mặt đề bê tông bị nứt vỡ thành niu mảnh nhỏ hình chữ nhật, kích thước

cạnh khoảng 0.5-1.0m Các tắm lún không đều x6 lệch với nhau nên ảnh hướng nhiều.

đến an toàn giao thông của người din, Mặt để những vị ti lớn nhiều đã được các doanh nghiệp đỗ gạch v và đá cấp phối đẻ kim phẳng mặt dé Tuy nhiên hiện tượng.

lin và vỡ bê tông vẫn đang diễn ra

[ME Isgay/20m

pe benunglee

Hình 1.6 Mặt cắt đại diện gia c be tông mặt đê Tả Hằng ~ Hưng Yên

1.2.2 Dinh giá nguyên nhân sơ bộ

~ Nguyên nhân do nền đất yếu: Phía dưới lớp đất đắp thân đê là lớp đất nẻn dẻo mèn (ip 2) và lớp đất dẻo chảy (3) Tuy nhiên, thân đề vẫn én định và không có dầu hiệu trượt hoặc phát sinh lún nút nghiêm trong thân dé nên khả năng việc nứt và lún không.

du các tắm bê tông không phải là do nền đất yếu.

~ Nguyên nhân do đắt đắp thân đê: Thân đề hình thành do đắp nhiề

‘ma hình thành Từ thời sơ khai đắp đê không có phương tiện dim nén ma đắt tự chặt lai do có kết nên tồn tại lỗ hông trong thân đệ, làm thân đê không được đồng nhất.

qua nhiều năm.

"Ngoài ra, đất đắp thân để hầu hết sử dụng đắt dip loại sét, với đất loại sét kh độ âm

không khí thay đổi, mực nước ngằm thay đổi sẽ xảy ra hiện tượng trương nở, co ngót.

Vi vậy, trong tiêu chuin đất dip cho nền đường giao thông cỏ yêu cầu đất cổ độ trương nở < 4%6 Lý do ở diy lả, dit dip có tính trương nở sẽ ngậm nước trong mia

mưa và nỡ ra, mùa khô co lại gây vết nút trên mặt Do khối dip có dạng đình hình

thang nên hiện tượng nứt sẽ có xu hương nút dọc thân để Điều này lý giải ti sao

nhiều tuyến đê phải khoan phụt và việc khoan phụt bằng xi măng sét đã phần nào han

chế nứt

= Nguyên nhân do tải trọng xe cộ: Xem xét kết cấu nền để cho thấy không đảm bảo

theo tigu chuỗn TCVN4054:2005, đối với đường đồng bằng cắp IV Khi dường Không đủ độ đây và độ chặt sẽ gây ra hiện tượng in nữ hông Phần din đề, do áp lực

hông giảm (đo có mái đê) làm phát sinh hiện tượng đây ngang khi có tải trọng Cộng.

'với hiện tượng co ngót như nêu trên gây ran tượng nứt dọc đê,

Tình L7 Xe tải nặng vẫn lưu thông trên để, sau kh xy a hiện tượng hin, nứt

phối, đã base để phủ lắp Tuy nhiên, biện pháp này chỉ làm phẳng để phục vụ xe tải chở xây dựng di li cho thuận lợi, còn mặt đê vẫn gỗ ghé rất ảnh

‘gach thương phẩm, vật

hưởng đến an toàn giao thông của người dân Do dy ch là giải php tạm thời để giảm gb ghề mặt để, nên cần có giả pháp xử ý triệt hiện trợng nứt vỡ mựt đề này

1.3 Kết luận Chương 1:

“rong chương 1 tác giả đã ting hợp đoạn dé sông Hồng xây ra sự cổ kin nứt mặt dé,

đã nêu các nguyên nhân của từng vị trí đê xảy ra sự cố Đây là cơ sở đê tác giả phân.

tích đánh gi sâu hơn và cổ giải pháp ấp dụng trong các chương tiếp theo

CHƯƠNG 2: PHAN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TO ANH HUONG GÂY LUN, NUT CÁC DOAN DE

2.1, Ảnh hưởng của rung động dén khi đắp

2.11 Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng động ngắn hạn đến mặt đường mém

Nhiều nghiên cứu về ứng xử của mặt đườ g đưổi tác dụng của tải trọng sử dụng

phương pháp din hồi đa lớp, theo phương pháp nảy trọng bánh xe được giả thiết ở

trang thi ảnh tải trong khi thực té thi mặt đường chịu tác dung động của bảnh xe, tả trong động có thể gây thiệt hại lớn hơn so với ti rong tinh, Tuy nhiên phát triển môhình phan tích mã có thể mô phỏng một cách chính xác ti trong chuyển động của xe trên mặt đường rit khó, vì khổ có thé bao quát được tắt cả các biển số khi bánh xe và mặt đường tương tác với nhau Vì vậy các nghiên cứu có xu hưởng xem xét một số yếu ổ tie động chỉnh.

dain etal cho rằng mô hình đàn déo tuy tinh với ải trọng tĩnh khi áp đụng sang ti

trong tĩnh trên mặt đường cồn tồn ti nhỉ a vấn đề, Nghiên cứu này đã chứng tỏ sự.hữu ích khi sử dụng mô hình 3 chiều để phân tích mặt đường dưới tác dụng của tảitrọng động.

‘Theo Monismith etal thi không cin thiết phải phân tích toàn bộ, diy đủ tắt cả các yếu 16 động cho nền đường mém, như ảnh hướng của quán tinh khối lượng có thể bỏ qua, và tác động có thể xác định bằng phương pháp nh sử dung đặc tinh tương thích vớ tỉ

lệ tải trọng,

CCsbon cho rằng các thành phần ti trọng động của bánh xe cỏ th làm giảm tub thọ của mặt đường, như phá hoại do moi; phá hoại lún vét lốp do tải trọng động của lốp xe giảm tuổi tho mặt đường it nhất 40% Thậm chi với đường bằng phẳng tải trọng động cũng làm tăng tác động lên bề mặt 109-1596 Wa và Shen quan sit thấy rằng chuyển vị động lớn

lon 18% so với chuyển vị tinh,

Để đánh giá ứng suất động dưới tải trọng động, Zañr etal sử dụng phương pháp lip

hữu hạn nén liên tye Tác giả kết luận, các ứng suất tinh toán được cho thấy rằng ảnh

hưởng của tải trọng động là‘quan trong, không nén bô qua.

“Theo các chuyên gia về tải trọng xe, tải trọng bánh xe thường được quy như tải trọng

tĩnh, chư inh hoặc động Tải trọng nh quy về khối lượng lưới ải trong chuẩn tĩnh

š gồm cả độ cứng, khối lượng không bao gồm lực giảm chắn trong phương trình cân

bing; tải trong động gdm quản tinh, giảm chắn, độ cứng và khối lượng trong phương trình chuyển động.

th,cchuyén động hoặc tải trong động Khi phan tích ứng sử mat đường chỉ được sử dụng duy nhất một kiểu Do đó, hiw

bánh xe tác dung lên mặt đường hơn là sự phân phối ngẫu nhiên ti trong động bánh

‘Theo các chuyên gia về mặt đường, tải trọng bánh xe được miêu tả như tải trọng.

ede nghiên cứu đều tập trung do ứng suất động do

xe tương ứng với đặc trưng hệ thống giảm xóc của xe Tải trọng tỉnh sẽ là lực tĩnh, tảitrọng chuyển động nghĩa là tải trong chuyển động nhưng không dồi, tai trong động làvia chuyển động vừa thay đổi

Tai trọng động bánh xe:

“Tải trọng bánh xe lên mặt đường khi xe đang chuyển động không giống như khi xedang nghỉ Tai trong di chuyển của bánh xe được chia thành các tải trọng tĩnh và tảitrọng động thay đổi tổ như: sự không đồng đều củamặt đường, tốc độ xe, khối lượng, hệ thống giảm xóc Dao động theo phương đứng, của xe là nguyên nhân gây ra lực động của bánh xe dẫn đến biển đổi cường độ bình {quan lực khi ma xe lưu thông

Cebon, papagiannakis và Taha đã để xuất một him lục động đơn giản khi xe lưu

thông, phương pháp này sử dung để mô tả ảnh hưởng của tốc độ và tin xuất của xe lên mặt đường, phương trình như sau:

+ thôi gian (s)

A : hệ số khuếch đại lực động không đổi D : khoảng thời gian tai tác dung (s)

Tác động, ảnh hướng

Phan ứng dạng tuyển tính, ding hướng của mặt đường khi chịu tác dụng lên xuống của bánh xe chuyển động tại một vận tốc cổ định được mô hình theo phương pháp chập.hoàn chỉnh như sau:

yOne - Of @ar G3) Trong đó:

(9 : phân ứng của nỀn tại thôi điểm t

hức): phản ứng của nỀn khi chịu lực xung đơn vi +: thành phần thôi gian

f(x) : lực đầu vào tại thời điểm

+-Papagiannakis và Taha đã tính toán phan ứng R{) tai thời điểm t như sau:

RO = [2 ye- pH SĐac 4)

Sử dung mô hình phần tir hãu hạn 3 chiễu đ tỉnh toán cho đường Virginia Smart, kích thước trên mặt bằng được chọn lả 2100x2100mm, các kích thước được chọn đẻ giảm ảnh hưởng của cạnh biên trong tính toán đồng thở‘ingit kích thước phần từ trong

sii hạn cho phép Tinh đối xứng cũng không được xét đến khi tinh toán tải trọng lốp

đôi nay.

Phan ting chuẩn của mặt đường

Hiện tại không có phương pháp phân tích động chuẩn nào để mô hình ảnh hưởng tải trọng động lên mặt nên, vi vậy khi ding các mô hình tả trọng động đơn giản edn phải kiểm tra lại kết quả tinh toán so với phản ứng đo được thực Ế của mặt nén khi có xe cộ

lưu thông, công tác do hiện trường được thực biện trên đoạn đường Virginia Smart cưới tôi ng xe giảm chin bằng bóng khí, Để có tương quan sơ sinh, kết quả thục nghiệm được quy đổi về nhiệt độ tham chiếu 25oC,

Ta thấy rằng khi ải trong xe di chuyển đến điểm đo ứng suất à ứng suắt nền và ứng suắt chuyển sang kéo khi xe rời di, Tải trong có tỉnh chủ kỳ dẫn đến có đoạn biến dạng

Phin ứng động của mặt đường

Tải trong động ngắn hạn được dùng dé thể hiện áp lực tgp xúc biển đổi của vết lốp "bánh xe được giả thiết là kết qua của chuyển động của ứng suất pháp không đều trên rất đường phẳng

Tình 2.2 Tinh toán phản ứng động mặt đường tai đáy lip asphalt 320°C

a) Biển dang doc b) Biển dang ngang

“Trên là kết quả tính toán phản ứng động mặt đường tại đáy lớp asphalt dưới tác động của bp đôi 5 gân

" Tossa ——

wo: eree eee -| are

Hình 2 3 Tinh toán phản ứng mặt đường tại day lớp asphalt ở 50PC ting với tải trọng

động và chuẩn tink

) Biến dạng ngang b) Biển dang doc c) Bién dạng trượt d) Ứng suất nén tại định nền

đất ©) Biển dang lớn nhất ại đây lớp aspbalt Ø Ứng suất lớn nhất ti định nề

Để xác định sự khác nhau giữa phan ứng động và chuẩn tinh của mặt đường thi ta lựachọn giá tị lớn nhất tai giữa lốp đôi (gân 3 —rib 3)

‘Tai nhiệt độ SOC thi ich thích động là cao nhất đặc biệt la với biển dạng ngang và biển dạng cắt (biế của mặt đường in dang tragt) bởi vì tn số tự nhiê ở nhiệt độ thấp là gần nhất với tần số của tải trong động, nói ích khá tin số ở nhiệt độ này gần với

©) Biến dạng lớn nhất tại đáy lớp asphalt f) Ứng suất lớn nhất tại định nễ:

Tình 2.5 Tink toán phản ng mặt đường tại đây lớp asplalt ở 320°C ứng với tải trongđộng và chuẳn tình

2) Biển dạng ngang b) Biến dạng đọc c) Biển dạng trượt d) Ứng suất nén tại đình nn đất e) Biển dang lớn nhất tại đây lớp asphalt Ứng suất lớn nhất tại định nền

Tir các biểu đỗ có thé 1

iy sự khác nhau rõ rệt giữa tính toán động và chuẩn tĩnh Thứ

khi nhiệt độ tăng từ 50°C, 250°C, 320'C phản ứng nên cũng tăng theo bởi vì độ

cứng của lớp asphalt mặt đường ở nhiệt độ thấp lớn hơn ở nhiệt độ cao Thứ hai, phân

ứng của mặt đường gây ra bởi sự khuếch đại động khi có lực động tức thời tác dụng là.

lớn hơn so với tải trong chuẳn tĩnh Thêm vào dé sự kích thích ở nhiệt độ thấp lớn hơn.

vi giảm dần khi nhiệt độ tăng lên, Thứ ba, khi so sánh ứng suất ở định nền đất thấy

ring có sự khác biệt ở cả 2 trường hợp; ứng suất ban đầu với tdi wong chuẳn tỉnh cao

hơn tải trọng động: ứng suất dư khi phân tích động lớn hơn khi chuẳn tĩnh ở tắt cả các

nhiệt độ Điều này có thể do tính toán chuẩn tỉnh dựa trên trạng thái cân bằng tự phát

ticả các bước phân tích trong khi phân tich động đựa trên phương tình chuyển động có xem xét đến lực quán tính khối lượng Cuỗi cùng, tử việc so sánh ứng suất và chuyển vị lớn nhất tại các lớp khác nhau thấy rằng phản ứng động của mặt đường lớn hơn chuẩn tĩnh ở tat cả các trường hợp Chênh lệch lớn nhất trong cả hai trường hợp là 39% với biến dang kéo ở đây lớp asphalt, 25% với ứng su nén ở định nền đất và 10% với biến dang doe.

2.1.2 Nghiên cứu áp lực bánh xe 6 tô trên mặt đường của cũa Viện Khoa học vàCông nghệ Giao thông vận tai

Từ các kết quả nghiền cứu của nước ngoài vé ảnh hưởng của phương tiện giao thông đến mặt đường

4) Các nghiên cứ của nước ngoài về ảnh hưởng của phương tiện giao thông

Kết quả nghiên cứu theo phương pháp cơ học thực nghiệm về ảnh hưởng của áp lực

bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa đã chỉ ra quan hệ giữa tải trong trục xe vi chỉ số nứt mỏi mặt đường và lún vet bánh xe như đưới đây:

_Hình 2.6 Tương quan giữa tải trọng trục và chỉ số mứt mỏi mặt đường.

= Nghiên cứu ảnh hưởng về sự phân bé áp lực của bánh xe trên đường đến bién dạng

mặt đường cho thấy diện tích tiếp xúc và áp lực bánh xe ảnh hưởng đáng kẻ đến biến dạng của mặt đường trong khi loại hoa lốp có ảnh hưởng không đáng kể nhất là đổi với vgn ngoài của diện tích tiếp xúc.

"Nghiên cứu tác động của loại xe và áp lực bánh xe trên mặt đường chỉ ra rằng áp lực bánh xe trên đường có ảnh hưởng ít đến lớp méng nhưng ảnh hưởng lớn tới biến dang

(kin) của lớp bê tông nhựa mặt đường Ap lực của bánh tăng từ 120 Psi = 827,37kPa

đến 140 Psi = 965,27kPa gây ra độ lún tăng 10% khi lớp bé tông nhựa mông 2=3 inch, 18% khi lớp bê tông nhựa dây trên 5 inch, đồng thời, khi lớp bê tông nhựa mỏng nứt

‘moi tăng lên trong khoảng 432489.

'Nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ tăng tải trọng trục xe trên mặt đường cho thấy độ võng đàn hồi chung của kết cầu mặt đường tăng theo him số mũ so với độ lớn của tải trọng trục, hệ số mũ bằng 3,8.

Increase in Axle Load Limit (8)

Mức độ tang tl trong trực (%)

"Hình 2.7 Tương quan giữa tải trọng trục và bin vét bánh xe mặt dường

'Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tai trọng trục xe, loại bánh xe và áp suất không khí trong bánh xe đến đặc tính khai thác của mặt đường đã có một số đánh giá sau: Trọng lượng trục, nhóm trục càng lớn thì biến dang và lún của nén đắt càng lớn Ảnh hướng của bánh đơn nhiều hơn bánh xe đôi Áp suất trong bảnh xe khác nhau cũng gây ra những hiệu ứng khác nhau nhưng chủ yêu cho những lớp trên của mặt đường ma gần như không ảnh hướng đến lớp móng và nền đường Áp suất bánh xe thấp lâm giảm cđáng kể hư hỏng và biến dạng dư cho những lớp phía trên mặt đường Những lớp vật liệu mặt đường có chất lượng thắp/độ ẩm cao thi khả năng phục hồi biến dạng kém và

chậm Khi khoảng cách giữa các trục lớn hơn 3m, tác dụng tương hỗ giữa các trục trên

mặt đường là không đáng kể Tuy nhiên, đối với khu vực nén đường, khi có xe nhiều trục lưu thông, biển dạng của nền đường do tác dụng của tải trọng phía trước chưa kip "hồi phục xong đã lập tức phải chịu tác dụng (bồi thêm) của tải trọng tiếp sau, dẫn đến biến dang tích lũy tăng lên.

5) Kết quả thử nghiệm của Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận ti

“Thử nghiệm đã được tiền hảnh tại hiện trường với mục dich xác định thông số áp lực "bánh xe và diện tích tiếp xúc bánh xe trên mặt đường của ô tô tải khi áp lực hơi trong "bánh xe và ti trong trục thay đổi.

Hình 2.8 Thử nghiệm hiện trường của Viện KHCN Giao thông Vận tải

Xe thử nghiệm được lựa chọn là xe loại tả tự đổ, thân lễn, v6 thép, hai trục hãng DONGFONGMOTOR, có các thông số cơ bản sau: Trục trước, bánh đơn - 6,5 tấn; 10,0 tấn ti trọng toàn bộ 15.945 tin; bánh xe loại SUPER BI11 ~ Heavy duty, còn tương đối mới.

trục sau, bánh đôi

CCân trọng lượng 6 tô xách tay của hãng MIGUN - Hàn Quốc, kiểu PLAOW, phạm vi đo (200 + 40.000) ke, d = 10kg, số liệu hiển thị trên màn hình máy tính chuyên dụng kèm theo.

“Các loại dung cụ thiết bị khác: Bộ nguồn thủy lực và kích Enerpac 30 tin, bộ đo áp suất hơi trong bánh xe, giấy 6 ly, mực lấy dấu, vật liệu chất tải đá dam khô,

Địa diém thử nghiệm: Đường nội bộ công trường thuộc sin bay Nội Bài Thời gian thử nghiệm: Tháng 11/2014.

“Kết quả thir nghiệm tương quan giữa tải trọng trục và áp lực bánh xe trên mặt đường dẫn và diện tích vệt bánh xe dẫn như sau:

pvc tên rg đường, My Tả wong tre

Hình 2.9 Tương quan giữa tải rong trục và áp lực bánh xe trên mặt đường,“Tương quan giữa tai trọng trục và

điện tích vật bánh xe trên mat đường Điện ch vột bánh xe, cm Tảitợng trực se, AN

“Hình 2.10 Tương quan giữa tải trọng trục và diện tích vật bánh xe trên mặt đường: “Nhận xét: Do điều kiện có hạn, đây mới là thử bước đầu ứng với một loại ô tô và một loại bánh xe cho trước, Tuy nhiên, có thé rút ra một số nhận xét như sau: Áp lực bánh xe trên mặt đường tăng tỷ lệ (huận với tải trong trục xe và mức độ tăng áp lực bánh xe trên mặt đường khi áp suất trong bánh xe là 0,81MPa nhanh hơn so với 0,6MPa "Độ cứng” của bánh xe có ảnh hưởng không nhỏ đến áp lực bánh xe trên mặt đường Đốivới trường hợp đã thir nghiệm cụ thể này, loại bánh xe có nhãn SUPER BỊ I1 - Heavyduty là loi đạc chủng, do vậy diễn ích vật bánh xe đo được không giống như quy luậtlý thuyết đã biết trước diy Như vậy, ti trong trụ của ô tô, áp suất trong bảnh xe và độ cứng của bánh xe là 3 yếu 16 có ảnh hưởng không nhỏ đến tuổi thọ của kết cấu mặt đường; tải trong tre, độ cứng và áp suất của lốp cảng cao, khả năng gây hur hỏng mặt đường càng lớn, nhất là đổi những với lớp bê tông nhựa phía trên bề mặt.

3.2 Ảnh hưởng của đắt dip có hàm lượng hạt sét, bụi cao đến khối đắp 2.2.1 Khái niệm và tính chất của khoáng vật sét

2.2.1.1 Khải niệm

Khoáng vật sét là khoáng vật kaolinit, illit (sẽ được trình bảy kỹ phần sau), tuy

nhiên trong xây đựng sế thường được hiểu là đt sét ~ một loại đất có chứa một số Khoáng vật sét và các khoảng vật khác, có tính déo được gọi là đất dính, Bit logis là đất hạt min, nhưng không phả tt cã ác loi đắt hạt mịn là đất sết hoặc đất đính Bui ichthuộc cả loại hạt min và hat thé, Các đặc tinh cơ lý của hạt thô như sự phân

hành vi của các

thước hạt và hình dạng hạt có ảnh hưởng lày, mặt khác sự có mặt của nước hẳu như t có ảnh hưởng đến đặc tính cơ lý của đt rời

Ngược lại, với đất sét sự phân bố cở hạt lại có ảnh hưởng không nhiều nhưng nước lại đồng vai trồ quan trong ảnh hưởng đến đặc tinh co lý của chúng Bột loại nằm giữa

sét và cát, nước ảnh hướng đến đặc tinh như gây trương nở.

Các khoáng vật sét cô kích thước rit nhỏ và có hoại tinh điện hóa rất mạnh, khi khốiđật thậm chi chỉ chứa với hàm lượng nhỏ các khoáng vật sét cũng có thé ảnh hưởng rõ.

đặc tính cơ lý của đất

21.2 Cúc khoáng vật sét

Các khoảng vật sét là những vật chit kết tinh nhỏ bền vững, được tạo ra chủ yếu từ quá trình phong hóa hóa học các Khoảng vật tạo đ có trước xúc định, Về mặt hóa học, chúng là ác aluminosilcates ngậm nước kết hợp với các ion kim loại khác

Các lớp tinh thé có hình khối tứ điệ là sự kết hợp các đơn vi tử diện oxi slie đơn vị

được tạo lên từ 4 nguyên tử oxi ở các góc và bao quanh một nguyên tử silie6 công

thức tổng quát n(SiOw)* Các lớp bát điện là sự kết hợp của các khối bát điện đơn vị

bao gm 6 nguyên tir oxi hoặc hydroxin bao quanh một nguyên tir nhôm, sắt, magie hoặc một nguyên tử nào đó,

mm „ta .g

Hinh 2.11 Phản tổ dom vị của khoảng vật sét

a) Khối tứ diện —_ b) KhốibáLdiện

a)Lápsilie b)LớpGipxit e)LớpBruxit

“Trong các lớp của khối tứ diện và bát diện, các ion phía ngoài liên kết với nhau qua

ion O* hay OH" chung tạo nên lưới cấu trúc Có thé xảy ra hai cách bố trí lớp cho.

trúc lưới 2 lớp hoặc 3 lớp Trong sơ đồ lưới 2 lớp, các lớp khối tứ diện và bát diện xen

Xê nhau, trong sơ đồ 2 lớp, gồm 1 lớp khối tứ diện kẹp giữa 2 lớp bát diện

Fe Em Fel ef a) Lưới 2 lớp b) Lưới 3 lớp

Hình 2.13 Các kiểu edu trúc lưới

Phan loại đất yêu theo thành phần hạt (theo tiêu chuẩn I#TCN123)

Do các khoáng vật sết thường rit nhỏ, việc nhận dang chúng bằng các kỹ thuật quang học trong khoáng vật học thường không giải quyết được Cần phải có phương pháp khác đề xác định chúng Chúng ta biết rằng đặc tính cá biệt hoặc lập lại cấu trúc mang tinh thể của vật liệu sẽ kim nhiễu xạ tia X, Các khoáng vật khác nhau có cau trúc mang

tinh thể khác nhau sẽ có kiểu dáng nhiễu xa khác nhau, và dựa vào đó Khoáng vật sẽđược xác định Nhung vẫn đề rắc rối là với những loại đắt hỗn hợp các khoáng vật sét,

đất có chứa hữu cơ và các thành phin không thuộc nhóm khoáng vật sét hoặc đất có các lớp khoáng vật xáo trận nhau, trong trường hợp này, việc phần tích chỉ tết hàm lượng từng khoáng vật là không thể, chỉ có thể chỉ ra tương đối bao nhiêu khoáng vật có mã trong đất và mỗi loại chiếm bao nhiêu phần trăm.

Một phương pháp khác được dùng dé xác định các khoáng vật

DTA (differential thermal analysis) Mẫu dit được đưa vào lò sấy điện ở nhiệt độ

khoảng vải trăm độ C với một chất hóa học to Sự thay đỗi diễn ra do cấu trúc mang

tinh thé các khoáng vật sét, sự thay đối ở nhiệt độ nào đó được ghi lại và nó đặc trưng.cho từng khoáng vật, đây là cơ sở để so sánh với các khoáng vật đã biết

Kinh hign v điện tử loại truyền dữ liệu boặc chụp đều có thể sử dụng để xác định các

Khoáng vật st trong mẫu đắt nhưng đây là quả tình phúc tạp và tính định lượng không cao

2.2.14, Các tnh chất quan trong của khoảng vật sát * Ty diện tích bé mặt

Tỷ diện tích bé mặt là tý số của diện tích bể mặt của đất với thể tích hay khối lượng của ching Bit hạt nhỏ có độ Êm cao hom dit hạt lồn cho dà các thông số kh như: độ

lỗ rỗng, cấu trúc dat có thể như nhau.

* Điện tích và sự hắp thự bé mặt

Š mặt

mang điện âm Vi phân tử nước là lưỡng cục, có một đầu mang điện đương và một dầu Cée ion O2- hay OH- hình thành bể mặt bằng phẳng của khoáng vật sét, vi thé

‘mang điện âm, một lớp các phân tử nước này được giữ trên bé mặt khoáng vật bởi liên

kết hydro (H30)+ Sat bŠ mặt khoảng vật, các phân tử nước được giữ lại ở dạng lớp inh chắc (hấp phụ), nhưng cing xa bé mặt liên kết yếu di và nước trở nên lỏng hơn [Nase hip phụ này có tinh chất khác hẳn nước bình thường: độ nhớt, mật độ và điểm sôi cao hơn, điểm đóng bing thấp hơn Khi xác định đi

1050C để

của đất sót, nên làm khô 6 c chấn đuổi được toàn bộ nước hip phụ rà

* Trương nở vũ co ngột

Lực tương tae giữa các hạt và lớp hấp phụ có thể dat cân bằng trong sự không đổi về áp lực bao quanh và điều kiện nhiệt độ do các phân tử nước vio hay ra khỏi lớp hấp phụ, độ Âm của đất tương ứng với điều kiện cân bằng này gọi là độ âm cân bằng em.

Bất kỳ sự thay đổi nào về các điều kiện bao quanh thì độ dm cũng biển đổi theo, Nếu.

thêm nước nào áp lực trương nở sẽ tác động va làm tăng thé tích Co ngót xây ra nếu. lớp hip phụ bỉ ép, nước thoát ra hoặc do bốc hơi làm giảm độ âm,

Khả năng trương né của sét monmorilonit rt cao Đắt chứa tI iit đáng kể, đặc bit khi có nguồn gốc tính trương nở khá cao; trong khi đất kaolin kém nhạy cảm hơn, Nói chung trong khối đất, co ngót tự biểu hiện ở các loạt vết nứt dạng hình nhiều góc bắt đầu từ mặt đất lan xuống phía dưới.

* y lối bông và phân tân

Lực tic động giữa hai ạt kếo chúng li gin nhau, ở một thể hoyển phủ trung nước, chịu ảnh hưởng của hai nhóm lực

+ Lực hip din giữa các hat do lực Van der Waal hay lục liên kết thứ cắp: + Lục diy do bản chất mang điện âm của b mặt hạt và lớp hip phụ * Tinh déo và tinh dink

Tinh chất đặc trưng nhất của đắt sét li tinh dẻo ~ khả năng tạo và duy ti hình dang mới khi ép hay nặn Tính chất nảy quyết định bởi kich thước va bản chất của hạt khoáng sét cung như của lớp hấp phụ Tính déo và tính ép co rất mạnh khi đắt có bÈ mặt riêng trung bình lớn, như sết monmorilonit

Độ sột của hỗn hợp sênước thay đổi rõ rệt theo độ dm, khí độ dm thấp nước chủtrong lớp hip phụ, vì thể giữa các hat sét lục hắp dẫn nhau mạnh hơn Tác động dính

kết này tạo ra một dạng ứng suất trong, được dính Khi độ âm tăng thì hiệuquá hút dm kém di và tính đính giảm xuống Đắt đạt giới hạn dẻo khi lượng nước thích

hợp cho phép các hạt trượt qua với nhau ma không xuất hiện các vết nứt trong đắc Khi độ dim tăng cao tớ jie không còn khả năng hút ẩm và hỗn hợp đất biểu hiện giống như một địch thé (chay tự do dưới trọng lượng bản thân) thi đắt dat giới hạn chảy

2.2.2 Ảnh hưởng của tinh trương nở của đắt đến khối đắp

Trương nở là tinh chất đặc biệt của một số đất loại sét Tinh trương nở của đắt thể hiện

ở hiện tượng thay đổi thể tích khi độ ẩm thay đổi Cụ thể, khi độ âm tăng thi đtăng

thể tích (ương nở) côn khi độ âm giảm thi đất giảm thể tích (co ngói) Như vậy congôi là quả trình ngược lại của trương nở Hậu quả của tink trương nở của đất iy ra những bắt lợi trong việc sử dụng khai thác, làm giảm tuổi tho, thậm chí phá hủy côngtrình

“Tính trương nở của đất phụ thuộc vào thành phin hại, khoảng vật, khả năng trao đổi và

bắp phụ cation, độ âm và độ chất của đất

2.2.2.2, Các đặc tmg dùng dé đánh giá và phân loại đầ trương nở* Mite độ trương nở:

Mức độ trương nở được xác định bởi sự thay đổi chiều cao (hoặc thể tích) mẫu đắt và

được thể hiện bằng số phần trăm như sau:

- Nếu xác định bằng sự thay đổi theo chiều cao thi mức độ trương nở theo chiều cao

(RS) được tinh theo công thức;

Ta RN=

Trong đó;

hụ b — tương ứng với chiều cao ban đầu và chiều cao cuối cùng của mẫu đắt

~ Nếu xác định bằng sự thay đổi thể tích thì mức độ trương nở theo thể tích được xác inh theo công thức:

vat

Trong đó:

AV — Lượng tang thé tích mẫu đắt do trương nở gây ra (em?) 'V— Thể tích ban đầu của mẫu đắt trước khi thí nghiệm (cm),

Ibu tong thí nghiệm để mẫu đất ương nỡ tự do ta sẽ cổ hệ s trương nở tự do,

trương nở dưới tác dụng của áp lực ngoài thì gọi là trương nở có áp.

* Áp lực trương nở

Áp le tại đồ không thể xây ra biển dang trong quá trình trương nở được kỹ hiệu là PS Khi đắt nén trương nỡ, sẽ xuất hiện áp lực bổ sung theo hướng ngang.

Ap lực trương nở theo hướng ngang tính toán được xác định theo công thức:

Pu = m.Ker Pax

trong đó:

pe ap lực trường nở ngang tinh toán mm: hệ số điều kiệ làm việc (m=0.83)

ky sh số, phụ thuộc vào cường độ trương nở

pmax : áp lực ngang lớn nhất, xác định trong điều kiện phòng thí nghiệm

Bang 2.1 Hộ số trương nở ngang ktr

* Phin loại đắt trương nở

‘it trương nở có thể được phân loại theo nhiễu tiêu chuẩn khác nhau như sau: Bảng 2.2 Bảng phản loại trương nở theo SNIP 02-05-08-85

"Độ trương nở tương đối RY (%) Phân loại

Hàm lượng 2 , | Dod co ngót | tương đối theo | Phận loại đất

chit keo | —— ws thểch | trươngnỡ

Theo lý thuyết, tính trương nở của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần Khoáng vật, độ âm tự nhiên, trang thi kết cầu VỀ thành phần khoáng vật: nổi chung

các khu vực nhiệt đối, cận nhiệt đới và am ôn đới, thành phần khoáng vật của sét chủ

là kaolinite và thành phin khoảng này chỉ cổ th bình thành ở điều kiện khí hậu âm, đo đặc dim cấu trúc mạng tính thể lên kế giữa các tp, các lớp a nguyên từ oxy nên chúng bén vững, én định vì vậy tính trương nở của chúng la không đáng kể Còn ở khu vực khí hậu khô, nữa khô, ôn hòa đá gốc phun tảo, môi trường kiềm (pH = 8.5) thì trong thành phin sét chủ yếu là monmorilonite So với Kaolinite thi liên kết giữa các tập, các lớp của monmorilonite kém bén vững hơn, nên nước dé xâm nhập và

gây trương nở mạnh,

Nói chung nước ta thuộc khu vực nhiệt đới nóng dm nên thành phan chủ yếu của sét là kaolinie, tuy nhiên ở một số vũng nhỏ của nước ta như một số ít ở Tây Nguyễn và

Miễn Trung, khí hậu khô và nữa khô, đá gốc là magma, môi trưởng kiểm, nên trong.

thành phần khoáng vật sé cổ thể hình thành khoáng vật monmorilonite gay ra nguy cơ trường nd mạnh.

Đặc điễm trương nỡ của đắt còn tùy thuộc vào trang thái độ chặt, độ âm ban đầu của mẫu đất và môi trường xung quanh Do vậy, rong tiều chuẩn và quy phạm xây dựng của Liền XO SNIP 2.02.02.85 phân chia đắt trương nở theo cấp (từ không trương nở đến trương nở mạnh) căn cứ theo độ trương nở tương đối,

3.3.3 Ảnh hưởng của tính trương nở đến khối đắp

2.2.3.1 Ảnh hưởng áp lực trương nở đến tính nén lún của đắt[7JI8]

“Cũng với quá trình trương nở, trong đất sét sẽ sản sinh ra áp lực Nếu ta tác dụng lên

mẫu đất mgt áp lực nào đó không cho phát sinh trương nở trong quá trinh n

(đồng thời mẫu đất cũng không bi nén lún) thi áp lực 46 được gọi là áp lực trương nở.

D p§t€ tem)

Hình 2.15 Đường cong nén lún trên đất trương nở.

"Muốn chống lại sự chương nở tự do của đất cần phải ác dung lên mặt lớp đồ một áp lực có giá tị lớn hơn áp lực trương nở của nó.

Đoạn AB thé lên quy ut no ết chin chi phi a áp lực trương na p®